公布日：2023.06.23
申請日：2023.03.11
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;H01M8/16(2006.01)I;C01B25/45(2006.01)I;C01B25/28(2006.01)I;C05B7/00(2006.01)I;C02F101
/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結(jié)晶槽和第二結(jié)晶槽；雙室微生物電池包括雙室電池腔室、雙室電池用電阻、雙室電池用陽極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽離子交換膜，單室微生物電池包括單室電池腔室、單室電池用電阻、單室電池用陽極和單室電池用陰極；第二結(jié)晶槽、雙室電池腔室和單室電池腔室均與第一結(jié)晶槽連通。該系統(tǒng)可用于低C/N污水處理，可同時去除氨氮和磷，無需額外進(jìn)行硝化和反硝化過程、曝氣和曝氣供氧等環(huán)節(jié)，處理過程可同時獲得具有高純度的磷酸銨鎂、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨等可直接作為化肥的產(chǎn)物，具有污水處理效果好、循環(huán)利用效率高的特點。
權(quán)利要求書
1.一種同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結(jié)晶槽(3)和第二結(jié)晶槽(4)；所述雙室微生物電池包括雙室電池腔室(11)和雙室電池用電阻(12)，所述雙室電池腔室(11)內(nèi)設(shè)置有雙室電池用陽極(13)、雙室電池用陰極(14)和雙室電池用陽離子交換膜(15)，所述雙室電池用陽離子交換膜(15)設(shè)置于雙室電池用陽極(13)和雙室電池用陰極(14)之間；所述雙室電池腔室(11)上開設(shè)有雙室電池進(jìn)口(16)、雙室電池第一出口(17)和雙室電池第二出口(18)，所述雙室電池進(jìn)口(16)位于雙室電池用陽極(13)下方，所述雙室電池第一出口(17)位于雙室電池用陽極(13)上方，所述雙室電池第二出口(18)位于雙室電池用陰極(14)上方；所述單室微生物電池包括單室電池腔室(21)和單室電池用電阻(27)，所述單室電池腔室(21)內(nèi)設(shè)置有單室電池用陽極(22)和單室電池用陰極(23)；所述單室電池腔室(21)上開設(shè)有單室電池出口(24)和單室電池入口(25)，所述單室電池出口(24)位于單室電池腔室(21)上部，所述單室電池入口(25)開設(shè)于單室電池腔室(21)下部；所述雙室電池第一出口(17)與單室電池入口(25)連通；所述第一結(jié)晶槽(3)上開設(shè)有第一結(jié)晶入料口(31)、第一結(jié)晶溢流排放口和第一結(jié)晶出料口(32)，所述第一結(jié)晶入料口(31)位于第一結(jié)晶槽(3)上部，所述第一結(jié)晶出料口(32)位于第一結(jié)晶槽(3)下部；所述第二結(jié)晶槽(4)上開設(shè)有第二結(jié)晶入料口(41)和第二結(jié)晶出料口(42)，所述第二結(jié)晶入料口(41)位于第二結(jié)晶槽(4)上部，所述第二結(jié)晶出料口(42)位于第二結(jié)晶槽(4)下部；所述第一結(jié)晶溢流排放口與第二結(jié)晶入料口(41)連通；所述雙室電池第二出口(18)和單室電池出口(24)均與第一結(jié)晶入料口(31)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池用陽極(13)材質(zhì)為石墨氈、石墨棉或碳纖維刷，所述雙室電池用陰極(14)材料為復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池腔室(11)包括合圍形成雙室電池內(nèi)腔的雙室電池壁面，所述雙室電池壁面包括雙室電池第一壁面和雙室電池第二壁面，所述雙室電池第一壁面靠近雙室電池用陰極(14)，所述雙室電池第一壁面為防水透氣膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述單室電池用陽極(22)為鎂絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一結(jié)晶溢流排放口與第二結(jié)晶入料口(41)連通的方式為通過管道連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池第一出口(17)處設(shè)置有雙室電池用第一過濾器(19)，所述雙室電池第二出口(18)處設(shè)置有雙室電池用第二過濾器(110)，所述單室電池出口(24)處設(shè)置有單室電池用過濾器(26)。
7.一種采用如權(quán)利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水同步脫氮除磷的方法，其特征在于，包括：步驟一、將污水注入雙室電池腔室(11)，污水中微生物附著于雙室電池用陽極(13)上，雙室電池腔室(11)中雙室電池用陽極(13)部分污水經(jīng)雙室電池第一出口(17)進(jìn)入單室電池腔室(21)，附著的微生物降解污水中有機物；步驟二、當(dāng)雙室電池用陰極(14)內(nèi)體系的銨根離子濃度≥10mmol/L，將雙室電池用陰極(14)內(nèi)體系傳輸至第一結(jié)晶槽(3)；步驟三、微生物對單室電池腔室(21)內(nèi)體系中的有機物進(jìn)行降解，單室電池用陽極(22)被氧化，產(chǎn)生鎂離子，得到含有鎂離子的體系；步驟四、將含有鎂離子的體系傳輸至第一結(jié)晶槽(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述污水中銨根離子濃度為2mmol/L～5mmol/L。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)通過雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結(jié)晶槽和第二結(jié)晶槽，用于低C/N污水處理，可同時去除氨氮和磷，無需額外進(jìn)行硝化和反硝化過程、曝氣和曝氣供氧等環(huán)節(jié)，處理過程可同時獲得具有高純度的磷酸銨鎂、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨等可直接作為化肥的產(chǎn)物，具有污水處理效果好、循環(huán)利用效率高的特點。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結(jié)晶槽和第二結(jié)晶槽；
所述雙室微生物電池包括雙室電池腔室和雙室電池用電阻，所述雙室電池腔室內(nèi)設(shè)置有雙室電池用陽極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽離子交換膜，所述雙室電池用陽離子交換膜設(shè)置于雙室電池用陽極和雙室電池用陰極之間；
所述雙室電池腔室上開設(shè)有雙室電池進(jìn)口、雙室電池第一出口和雙室電池第二出口，所述雙室電池進(jìn)口位于雙室電池用陽極下方，所述雙室電池第一出口位于雙室電池用陽極上方，所述雙室電池第二出口位于雙室電池用陰極上方；
所述單室微生物電池包括單室電池腔室和單室電池用電阻，所述單室電池腔室內(nèi)設(shè)置有單室電池用陽極和單室電池用陰極；
所述單室電池腔室上開設(shè)有單室電池出口和單室電池入口，所述單室電池出口位于單室電池腔室上部，所述單室電池入口開設(shè)于單室電池腔室下部；
所述雙室電池第一出口與單室電池入口連通；
所述第一結(jié)晶槽上開設(shè)有第一結(jié)晶入料口、第一結(jié)晶溢流排放口和第一結(jié)晶出料口，所述第一結(jié)晶入料口位于第一結(jié)晶槽上部，所述第一結(jié)晶出料口位于第一結(jié)晶槽下部；所述第二結(jié)晶槽上開設(shè)有第二結(jié)晶入料口和第二結(jié)晶出料口，所述第二結(jié)晶入料口位于第二結(jié)晶槽上部，所述第二結(jié)晶出料口位于第二結(jié)晶槽下部；所述第一結(jié)晶溢流排放口與第二結(jié)晶入料口連通；
所述雙室電池第二出口和單室電池出口均與第一結(jié)晶入料口連通。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池用陽極材質(zhì)為石墨氈、石墨棉或碳纖維刷，所述雙室電池用陰極材料為復(fù)合材料。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池腔室包括合圍形成雙室電池內(nèi)腔的雙室電池壁面，所述雙室電池壁面包括雙室電池第一壁面和雙室電池第二壁面，所述雙室電池第一壁面靠近雙室電池用陰極，所述雙室電池第一壁面為防水透氣膜。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述單室電池用陽極為鎂絲。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一結(jié)晶溢流排放口與第二結(jié)晶入料口連通的方式通過管道連通。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙室電池第一出口處設(shè)置有雙室電池用第一過濾器，所述雙室電池第二出口處設(shè)置有雙室電池用第二過濾器，所述單室電池出口處設(shè)置有單室電池用過濾器。
此外，本發(fā)明還提供一種采用上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水同步脫氮除磷的方法，其特征在于，包括：
步驟一、將污水注入雙室電池腔室，污水中微生物附著于雙室電池用陽極上，雙室電池腔室中雙室電池用陽極部分污水經(jīng)雙室電池第一出口進(jìn)入單室電池腔室，附著的微生物降解污水中有機物；
步驟二、當(dāng)雙室電池用陰極內(nèi)體系的銨根離子濃度≥10mmol/L，將雙室電池用陰極內(nèi)體系傳輸至第一結(jié)晶槽，將雙室電池用陽極內(nèi)體系傳輸至單室電池腔室；
步驟三、微生物對單室電池腔室內(nèi)體系中的有機物進(jìn)行降解，單室電池用陽極被氧化，產(chǎn)生鎂離子，得到含有鎂離子的體系；
步驟四、單室電池腔室運行24h～36h后，將含有鎂離子的體系傳輸至第一結(jié)晶槽。
上述的方法，其特征在于，步驟一中，所述污水中銨根離子濃度為2mmol/L～5mmol/L。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
1.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)通過雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結(jié)晶槽和第二結(jié)晶槽，用于低C/N污水處理，可同時去除氨氮和磷，無需額外進(jìn)行硝化和反硝化工藝，省去曝氣供氧等環(huán)節(jié)，處理過程可同時獲得具有高純度的磷酸銨鎂、磷酸氫二銨和磷酸二氫銨等可直接作為化肥的產(chǎn)物，具有污水處理效果好、循環(huán)利用效率高的特點。
2.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)包括包含雙室電池用陽極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽離子交換膜的雙室微生物電池，該雙室微生物電池可有效富集污水中銨根離子，同時去除重金屬離子，通過電場作用，具有銨根富集效率高、重金屬和膠體過濾脫除效果好的特點。
3.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統(tǒng)包括包含單室電池用陽極和單室電池用陰極的單室微生物電池，可利用單室電池陽極產(chǎn)生的鎂離子直接作為污水處理過程中解析沉淀的原料。
4.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理方法通過雙室電池腔室對污水進(jìn)行初步處理，隨后進(jìn)入單室電池腔室進(jìn)行污水中有機物的進(jìn)一步降解，實現(xiàn)污水同步脫氮除磷處理，兩電池系統(tǒng)聯(lián)用，提高降解和富集效率。
（發(fā)明人：于再基;朱龍海;李靖;宋沛;張文媛）
