公布日：2023.11.10
申請(qǐng)日：2023.09.25
分類號(hào)：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/12(2023.01)I;B01D29/03(2006.01)I;B01D29/96(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備及處理方法，涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，該集成裝備包括本體，本體中設(shè)有隔板，隔板將本體內(nèi)部劃分為陽(yáng)極室和陰極室，陽(yáng)極室頂部設(shè)有連接好氧池的軟管，陽(yáng)極室底部通過(guò)進(jìn)水管與進(jìn)水箱連通，陽(yáng)極室內(nèi)設(shè)有第一支撐架，第一支撐架底端設(shè)有陽(yáng)極，陰極室底部設(shè)有曝氣機(jī)構(gòu)，陰極室內(nèi)設(shè)有第二支撐架，第二支撐架底端設(shè)有陰極，本發(fā)明通過(guò)軟管、曝氣管、曝氣副管、好氧池、蠕動(dòng)泵的相互配合，通過(guò)軟管將陽(yáng)極室中的污水引入好氧池中進(jìn)行充分曝氣，并在陰極室中仍持續(xù)曝氣，曝氣副管的設(shè)置可防止陰極室內(nèi)底部污泥長(zhǎng)期堆積，好氧池的獨(dú)立設(shè)置可降低好氧池被污泥污染的可能性。
權(quán)利要求書
1.一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，包括本體(100)，其特征在于，所述本體(100)中設(shè)有隔板(104)，所述隔板(104)將本體(100)內(nèi)部劃分為陽(yáng)極室(101)和陰極室(102)，所述陽(yáng)極室(101)頂部設(shè)有連接好氧池(111)的軟管(109)，所述陽(yáng)極室(101)底部通過(guò)進(jìn)水管(107)與進(jìn)水箱(204)連通，所述陽(yáng)極室(101)內(nèi)設(shè)有第一支撐架(201)，所述第一支撐架(201)頂端固定連接在蓋板(110)底端，所述第一支撐架(201)底端設(shè)有陽(yáng)極，所述隔板(104)上開(kāi)設(shè)安放槽，所述安放槽處設(shè)有質(zhì)子交換膜(103)，所述陰極室(102)底部設(shè)有用于曝氣的曝氣機(jī)構(gòu)，所述陰極室(102)內(nèi)設(shè)有第二支撐架(301)，所述第二支撐架(301)頂端固定連接在蓋板(110)底端，所述第二支撐架(301)底端設(shè)有陰極(302)，所述陰極室(102)底部設(shè)有連接好氧池(111)的軟管(109)，所述陰極室(102)頂部設(shè)有出水管(108)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述陽(yáng)極包括若干掛接桿(203)，所述掛接桿(203)頂端與第一支撐架(201)固定連接，所述掛接桿(203)上設(shè)有若干碳刷(202)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述陰極(302)包括連接桿，所述連接桿上設(shè)有不銹鋼網(wǎng)(303)和碳?xì)?/span>(306)，所述碳?xì)?/span>(306)內(nèi)設(shè)有中空纖維膜(307)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述陽(yáng)極室(101)底部設(shè)有顆�；钚蕴亢蛥捬跷勰啵鲫帢O室(102)底部設(shè)有活性污泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述進(jìn)水管(107)上設(shè)有過(guò)濾機(jī)構(gòu)，所述過(guò)濾機(jī)構(gòu)包括過(guò)濾箱(401)，所述過(guò)濾箱(401)上滑動(dòng)設(shè)有濾網(wǎng)(402)，所述濾網(wǎng)(402)上設(shè)有把手。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述進(jìn)水管(107)上設(shè)有負(fù)壓表(106)，所述出水管(108)上設(shè)有負(fù)壓表(106)和蠕動(dòng)泵(105)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述厭氧污泥來(lái)自長(zhǎng)期運(yùn)行的厭氧池中，所述活性污泥從正在運(yùn)行中的污泥廠取得。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述陰極(302)和陽(yáng)極通過(guò)電線電性連接，所述電線上接有電阻箱和無(wú)紙記錄儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，其特征在于，所述曝氣機(jī)構(gòu)包括若干氣孔(305)，所述氣孔(305)底端與曝氣管(304)連通，所述陰極室(102)中設(shè)有曝氣副管(308)，所述曝氣管(304)連接曝氣副管(308)，所述曝氣管(304)與外部空氣泵輸出端連接。
10.一種權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、先對(duì)質(zhì)子交換膜(103)進(jìn)行預(yù)處理，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的H2O2溶液在80℃條件下處理1h，然后放在去離子水中浸泡0.5h，隨后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的稀硫酸在80℃下浸泡1h，最后用去離子水浸泡0.5h；步驟二、初期掛膜階段進(jìn)水流量保持在0.1mL/min，采用連續(xù)流方式，進(jìn)水COD為200mg/L，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的閉路運(yùn)行，厭氧污泥和活性污泥均適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境，然后進(jìn)入下一階段的啟動(dòng)過(guò)程；步驟三、進(jìn)水更換為合成污水，合成污水的COD的濃度控制在400mg/L，氨氮的濃度控制在40mg/L，采用連續(xù)流方式進(jìn)水，調(diào)整進(jìn)水流量為0.5mL/min，反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過(guò)程平均溫度為20℃，水力停留時(shí)間為10h，外界電阻本體1000Ω，陽(yáng)極室(101)的體積為157L，好氧池(111)的體積336L，陰極室(102)的體積140L；步驟四、裝置的供水由蠕動(dòng)泵(105)從進(jìn)水箱(204)抽取合成污水，接入陽(yáng)極室(101)的下部，合成污水經(jīng)陽(yáng)極室(101)上部由軟管(109)接入至好氧池(111)，經(jīng)好氧池(111)曝氣之后由軟管(109)接入陰極室(102)的下部，最后通過(guò)蠕動(dòng)泵(105)從陰極室(102)上部抽出，出水管(108)上連接的負(fù)壓表(106)用以測(cè)定過(guò)膜壓力，并實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)的輸出電壓，電壓記錄頻率為每隔1min記錄一次，數(shù)據(jù)可通過(guò)U盤導(dǎo)出；步驟五、裝置運(yùn)行穩(wěn)定后，接陰極室(102)出水靜置半小時(shí)，取上層清液，用重鉻酸鉀比色法測(cè)量其COD濃度，用納氏試劑分光光度法測(cè)定水中氨氮的濃度，同時(shí)通過(guò)記錄的系統(tǒng)膜的膜壓差和輸出電壓分析裝置的產(chǎn)電性能和膜污染控制效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備及處理方法，以解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備，包括本體，所述本體中設(shè)有隔板，所述隔板將本體內(nèi)部劃分為陽(yáng)極室和陰極室，所述陽(yáng)極室頂部設(shè)有連接好氧池的軟管，所述陽(yáng)極室底部通過(guò)進(jìn)水管與進(jìn)水箱連通，所述陽(yáng)極室內(nèi)設(shè)有第一支撐架，所述第一支撐架頂端固定連接在蓋板底端，所述第一支撐架底端設(shè)有陽(yáng)極，所述隔板上開(kāi)設(shè)安放槽，所述安放槽處設(shè)有質(zhì)子交換膜，所述陰極室底部設(shè)有用于曝氣的曝氣機(jī)構(gòu)，所述陰極室內(nèi)設(shè)有第二支撐架，所述第二支撐架頂端固定連接在蓋板底端，所述第二支撐架底端設(shè)有陰極，所述陰極室底部設(shè)有連接好氧池的軟管，所述陰極室頂部設(shè)有出水管。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供以下可選技術(shù)方案：
優(yōu)選的：所述陽(yáng)極包括若干掛接桿，所述掛接桿頂端與第一支撐架固定連接，所述掛接桿上設(shè)有若干碳刷。
優(yōu)選的：所述陰極包括連接桿，所述連接桿上設(shè)有不銹鋼網(wǎng)和碳?xì)郑鎏細(xì)謨?nèi)設(shè)有中空纖維膜。
優(yōu)選的：所述陽(yáng)極室底部設(shè)有顆粒活性炭和厭氧污泥，所述陰極室底部設(shè)有活性污泥。
優(yōu)選的：所述進(jìn)水管上設(shè)有過(guò)濾機(jī)構(gòu)，所述過(guò)濾機(jī)構(gòu)包括過(guò)濾箱，所述過(guò)濾箱上滑動(dòng)設(shè)有濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)頂部設(shè)有把手。
優(yōu)選的：所述進(jìn)水管上設(shè)有負(fù)壓表，所述出水管上設(shè)有負(fù)壓表和蠕動(dòng)泵。
優(yōu)選的：所述厭氧污泥來(lái)自長(zhǎng)期運(yùn)行的厭氧池中，所述活性污泥從正在運(yùn)行中的污泥廠取得。
優(yōu)選的：所述陰極和陽(yáng)極通過(guò)電線電性連接，所述電線上接有電阻箱和無(wú)紙記錄儀。
優(yōu)選的：所述曝氣機(jī)構(gòu)包括若干氣孔，所述氣孔底端與曝氣管連通，所述陰極室中設(shè)有曝氣副管，所述曝氣管連接曝氣副管，所述曝氣管與外部空氣泵輸出端連接。
一種MFC耦合MBR分散式污水處理集成裝備的處理方法，包括以下步驟：
步驟一、先對(duì)質(zhì)子交換膜進(jìn)行預(yù)處理，先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的H2O2溶液在80℃條件下處理1h，然后放在去離子水中浸泡0.5h，隨后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的稀硫酸在80℃下浸泡1h，最后用去離子水浸泡0.5h；
步驟二、初期掛膜階段進(jìn)水流量保持在0.1mL/min，采用連續(xù)流方式，進(jìn)水COD為200mg/L，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的閉路運(yùn)行，厭氧污泥和活性污泥均適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境，然后進(jìn)入下一階段的啟動(dòng)過(guò)程；
步驟三、進(jìn)水更換為合成污水，合成污水的COD的濃度控制在400mg/L，氨氮的濃度控制在40mg/L，采用連續(xù)流方式進(jìn)水，調(diào)整進(jìn)水流量為0.5mL/min，反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過(guò)程平均溫度為20℃，水力停留時(shí)間為10h，外界電阻本體1000Ω，陽(yáng)極室的體積為157L，好氧池的體積336L，陰極室的體積140L；
步驟四、裝置的供水由蠕動(dòng)泵從進(jìn)水箱抽取合成污水，接入陽(yáng)極室的下部，合成污水經(jīng)陽(yáng)極室上部由軟管接入至好氧池，經(jīng)好氧池曝氣之后由軟管接入陰極室的下部，最后通過(guò)蠕動(dòng)泵從陰極室上部抽出，出水管上連接的負(fù)壓表用以測(cè)定過(guò)膜壓力，并實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)的輸出電壓，電壓記錄頻率為每隔1min記錄一次，數(shù)據(jù)可通過(guò)U盤導(dǎo)出；
步驟五、裝置運(yùn)行穩(wěn)定后，接陰極室出水靜置半小時(shí)，取上層清液，用重鉻酸鉀比色法測(cè)量其COD濃度，用納氏試劑分光光度法測(cè)定水中氨氮的濃度，同時(shí)通過(guò)記錄的系統(tǒng)膜的膜壓差和輸出電壓分析裝置的產(chǎn)電性能和膜污染控制效果。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明通過(guò)軟管、蠕動(dòng)泵、曝氣管、曝氣副管、好氧池、蠕動(dòng)泵的相互配合，保證陰極室供氧充足，維持陰極室內(nèi)活性污泥的活性，通過(guò)軟管將陽(yáng)極室中的污水引入好氧池中進(jìn)行充分曝氣，并在陰極室中仍持續(xù)曝氣，保證活性污泥供氧充分，陰極室內(nèi)設(shè)置曝氣副管，防止陰極室內(nèi)底部污泥長(zhǎng)期堆積，保證活性污泥供氧，好氧池的獨(dú)立設(shè)置可降低好氧池被污泥污染的可能性。
2、本發(fā)明通過(guò)質(zhì)子交換膜、電線、中空纖維膜的相互配合，使質(zhì)子交換膜將陽(yáng)極室陰極室分割，陽(yáng)極室中的產(chǎn)電微生物以污水中的有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，再生長(zhǎng)代謝過(guò)程中釋放出質(zhì)子和電子，通過(guò)電線進(jìn)入陰極的電子與污水中的氧氣及穿過(guò)質(zhì)子交換膜的質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)，形成完整的電化學(xué)過(guò)程，即MFC可正常運(yùn)行，達(dá)到能量回收與污水處理的目的，陰極室內(nèi)還原反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)MBR正常運(yùn)行，中空纖維膜不僅可用作污水處理的污染物質(zhì)的單一處理單元，還可作為微生物新陳代謝的場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)MBR與MFC的耦合作用，達(dá)到污水處理更節(jié)能、高效率的目的，增強(qiáng)膜污染抗性，提供電能，可依靠微生物燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)并處理污水。
3、本發(fā)明通過(guò)濾網(wǎng)、過(guò)濾箱、把手的相互配合，對(duì)合成污水進(jìn)行初步過(guò)濾，濾網(wǎng)可將合成污水中顆粒較大的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾清理，減少MFC反應(yīng)中的雜質(zhì)，當(dāng)濾網(wǎng)上雜質(zhì)附著過(guò)多時(shí)，可通過(guò)把手將濾網(wǎng)取出清理，確保濾網(wǎng)的過(guò)濾效果。
（發(fā)明人：曲毅;朱浩;唐曉亮;丁宇;楊宏旺;王翠輝;王玥;侯云虎;張棟年;劉文愷）
