[发明专利]一种用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器

说明书

技术领域

本发明的涉及一种用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器，尤其涉及一种污水净化、产电以及氮磷回收三合一功能的微生物氮磷回收电池，属于水处理技术领域。 

背景技术

水资源是人类赖以生存的重要自然资源，随着工业社会的快速发展和人口的急速增长，水环境污染和水体富营养化问题日益严重，提高污水净化的效率并寻求污水资源化的方法成为污水处理领域迫切需要解决的问题。氮磷元素是导致水体富营养化的主要污染物，同时也是重要的资源，因而脱氮除磷以及氮磷回收一直是水处理重点关注的问题之一。传统污水处理工艺均基于生物曝气的原理降解污水中有机物，并利用特定种类的微生物来脱除氮磷，能耗较大，有二次污染问题，且氮磷元素无法回收利用。 

生物电化学系统是一类利用厌氧微生物降解污水中有机物时所传递的电子进行能量生成或有用物质合成的技术。在已有的发明名称为《一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺及装置》、申请号为200910078036.0的专利技术中公开了一种污水处理装置，如图1所示，其工作原理是，可生化处理的有机废水进入阳极A，在产电微生物6的作用下氧化分解有机物并产生电子，电子从阳极4经由外电路传递到阴极5上形成电流，在内部电场力的作用下，中间脱盐室B中的阴离子经过阴离子交换膜2进入阳极室A中，阳离子经过阳离子交换膜3进入阴极室C中，从而实现含盐水脱盐的目标。 

然而，该技术也存在一些不足。首先，在产电微生物催化氧化污水中有机物的过程中会产生氢离子，氢离子过多积累会导致装置产电性能下降，处理速率降低；此外，该工艺仅能够降解有机物，而无法去除氮磷元素，后续仍需要附加专门的氮磷处理工艺才能实现污水的彻底净化。 

发明内容

本发明的目的是提出一种用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器，利用生活污水中有机物化学能驱动脱氮除磷，以最终产出鸟粪石，同时实现污水净化、产电以及氮磷回收 三种功能。 

本发明提出的用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器，包括外壳、阳极、阳离子交换膜、阴极、阴离子交换膜；所述的阳离子交换膜和阴离子交换膜分别置于反应器的外壳内，阳离子交换膜和阴离子交换膜将反应器内腔依次分隔成阳极室、氮磷提取室和阴极室；所述的阳极室内悬挂有阳极，阳极室的上部设有阳极室进水口；所述的氮磷提取室的上部设有氮磷提取室进水口，氮磷提取室的底部设有氮磷提取室出水口；所述的阴极室的侧壁上固定有阴极，阴极室的上部设有阴极室出水口，阳极室的底部与阴极室的底部通过管路相互连通；所述的阳极和阴极通过导线相连。 

本发明提出的用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器，其优点是，对已有的水处理装置的结构进行了改进，交换其中的阴离子交换膜和阳离子交换膜的位置，以实现在电场力作用下，阳离子(铵根)从阳极室穿过阳离子交换膜进入氮磷提取室，阴离子(磷酸根)从阴极室穿过阴离子交换膜进入氮磷提取室，从而实现污水中氮磷的脱除。从氮磷提取室中取出的氮磷提取液经进一步浓缩，调节pH及投加氯化镁药剂等处理后，可产生出鸟粪石。由于阳极产电微生物可以催化污水中有机物的氧化分解，因而本发明反应器同时具备污水净化的功能。阳极室出水口与阴极室进水口相连通，在阴阳极室中进行污水的充分循环，可以利用阳极室中所产生的氢离子与阴极室中所产生的氢氧根离子间的中和反应来稳定污水的pH条件，从而维持反应器的产电性能，获得更好的处理效果。本发明反应器可同时实现污水净化、产电、脱氮除磷与产有用物质，且阴阳极室的pH条件稳定，处理效果好，生产过程无能量输入，工艺简单，易操作，能耗低。 

附图说明

图1是已有的污水处理装置的结构示意图。 

图2是本发明提出的用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器的结构示意图。 

图1和图2中，1是外壳，2是阴离子交换膜，3是阳离子交换膜，4是阳极，5是阴极，6是产电微生物，7是阳极室进水口，8是阳极室，9是管路，10是氮磷提取室，11是氮磷提取室出水口，12是阴极室，13是阴极室出水口，14是氮磷提取室进水口。 

具体实施方式