公布日：2023.06.23
申請日：2023.03.11
分類(lèi)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(kāi)了一種同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統及方法，該系統包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結晶槽和第二結晶槽；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(yáng)極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽(yáng)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(yáng)極和單室電池用陰極；第二結晶槽、雙室電池腔室和單室電池腔室均與第一結晶槽連通。該系統可用于低C/N污水處理，可同時(shí)去除氨氮和磷，無(wú)需額外進(jìn)行硝化和反硝化過(guò)程、曝氣和曝氣供氧等環(huán)節，處理過(guò)程可同時(shí)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(diǎn)。
權利要求書(shū)
1.一種同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結晶槽(3)和第二結晶槽(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)內設置有雙室電池用陽(yáng)極(13)、雙室電池用陰極(14)和雙室電池用陽(yáng)離子交換膜(15)，所述雙室電池用陽(yáng)離子交換膜(15)設置于雙室電池用陽(yáng)極(13)和雙室電池用陰極(14)之間；所述雙室電池腔室(11)上開(kāi)設有雙室電池進(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(yáng)極(13)下方，所述雙室電池第一出口(17)位于雙室電池用陽(yáng)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)內設置有單室電池用陽(yáng)極(22)和單室電池用陰極(23)；所述單室電池腔室(21)上開(kāi)設有單室電池出口(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(kāi)設于單室電池腔室(21)下部；所述雙室電池第一出口(17)與單室電池入口(25)連通；所述第一結晶槽(3)上開(kāi)設有第一結晶入料口(31)、第一結晶溢流排放口和第一結晶出料口(32)，所述第一結晶入料口(31)位于第一結晶槽(3)上部，所述第一結晶出料口(32)位于第一結晶槽(3)下部；所述第二結晶槽(4)上開(kāi)設有第二結晶入料口(41)和第二結晶出料口(42)，所述第二結晶入料口(41)位于第二結晶槽(4)上部，所述第二結晶出料口(42)位于第二結晶槽(4)下部；所述第一結晶溢流排放口與第二結晶入料口(41)連通；所述雙室電池第二出口(18)和單室電池出口(24)均與第一結晶入料口(31)連通。
2.根據權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述雙室電池用陽(yáng)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)材料為復合材料。
3.根據權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，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.根據權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述單室電池用陽(yáng)極(22)為鎂絲。
5.根據權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述第一結晶溢流排放口與第二結晶入料口(41)連通的方式為通過(guò)管道連通。
6.根據權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述雙室電池第一出口(17)處設置有雙室電池用第一過(guò)濾器(19)，所述雙室電池第二出口(18)處設置有雙室電池用第二過(guò)濾器(110)，所述單室電池出口(24)處設置有單室電池用過(guò)濾器(26)。
7.一種采用如權利要求1所述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統進(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(zhù)于雙室電池用陽(yáng)極(13)上，雙室電池腔室(11)中雙室電池用陽(yáng)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(zhù)的微生物降解污水中有機物；步驟二、當雙室電池用陰極(14)內體系的銨根離子濃度≥10mmol/L，將雙室電池用陰極(14)內體系傳輸至第一結晶槽(3)；步驟三、微生物對單室電池腔室(21)內體系中的有機物進(jìn)行降解，單室電池用陽(yáng)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晶槽(3)。
8.根據權利要求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)明內容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對上述現有技術(shù)的不足，提供同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統及方法，該系統通過(guò)雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結晶槽和第二結晶槽，用于低C/N污水處理，可同時(shí)去除氨氮和磷，無(wú)需額外進(jìn)行硝化和反硝化過(guò)程、曝氣和曝氣供氧等環(huán)節，處理過(guò)程可同時(shí)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(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)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，其特征在于，包括雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結晶槽和第二結晶槽；
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設置有雙室電池用陽(yáng)極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽(yáng)離子交換膜，所述雙室電池用陽(yáng)離子交換膜設置于雙室電池用陽(yáng)極和雙室電池用陰極之間；
所述雙室電池腔室上開(kāi)設有雙室電池進(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(yáng)極下方，所述雙室電池第一出口位于雙室電池用陽(yáng)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設置有單室電池用陽(yáng)極和單室電池用陰極；
所述單室電池腔室上開(kāi)設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(kāi)設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；
所述第一結晶槽上開(kāi)設有第一結晶入料口、第一結晶溢流排放口和第一結晶出料口，所述第一結晶入料口位于第一結晶槽上部，所述第一結晶出料口位于第一結晶槽下部；所述第二結晶槽上開(kāi)設有第二結晶入料口和第二結晶出料口，所述第二結晶入料口位于第二結晶槽上部，所述第二結晶出料口位于第二結晶槽下部；所述第一結晶溢流排放口與第二結晶入料口連通；
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，其特征在于，所述雙室電池用陽(yáng)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合材料。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述雙室電池腔室包括合圍形成雙室電池內腔的雙室電池壁面，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，其特征在于，所述單室電池用陽(yáng)極為鎂絲。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述第一結晶溢流排放口與第二結晶入料口連通的方式通過(guò)管道連通。
上述的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統，其特征在于，所述雙室電池第一出口處設置有雙室電池用第一過(guò)濾器，所述雙室電池第二出口處設置有雙室電池用第二過(guò)濾器，所述單室電池出口處設置有單室電池用過(guò)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(zhù)于雙室電池用陽(yáng)極上，雙室電池腔室中雙室電池用陽(yáng)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(zhù)的微生物降解污水中有機物；
步驟二、當雙室電池用陰極內體系的銨根離子濃度≥10mmol/L，將雙室電池用陰極內體系傳輸至第一結晶槽，將雙室電池用陽(yáng)極內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體系中的有機物進(jìn)行降解，單室電池用陽(yáng)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)明與現有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統通過(guò)雙室微生物電池、單室微生物電池、第一結晶槽和第二結晶槽，用于低C/N污水處理，可同時(shí)去除氨氮和磷，無(wú)需額外進(jìn)行硝化和反硝化工藝，省去曝氣供氧等環(huán)節，處理過(guò)程可同時(shí)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(diǎn)。
2.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統包括包含雙室電池用陽(yáng)極、雙室電池用陰極和雙室電池用陽(yáng)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(shí)去除重金屬離子，通過(guò)電場(chǎng)作用，具有銨根富集效率高、重金屬和膠體過(guò)濾脫除效果好的特點(diǎn)。
3.本發(fā)明的同步脫氮除磷微生物電池污水處理系統包括包含單室電池用陽(yáng)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(yáng)極產(chǎn)生的鎂離子直接作為污水處理過(guò)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(guò)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(shí)現污水同步脫氮除磷處理，兩電池系統聯(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）
