[实用新型]微生物电解池与浮萍培养结合资源化处理有机废水的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理技术。具体而言，本实用新型涉及一种微生物电解池与浮萍培养相结合资源化处理有机废水的装置，可广泛用于有机废水的处理，在提高废水处理效果的同时能获得生物燃料和生物质，并能降低废水处理成本。

背景技术

全球每年产生大量的有机废水，传统的废水生物处理过程不仅需要消耗大量的能量，而且产生大量的污泥，而对污泥的处理费用也很高。因而需要开发效率高和成本低的替代技术。与此同时，能源短缺也是制约21世纪人类发展的主要瓶颈。因此开发经济、高效的新型能源势在必行，其中生物新能源是主要研究热点之一。微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）是以微生物为催化剂氧化有机物并产生电流的装置。MFC克服了传统废水生物处理过程的缺点，是一种新兴的废水处理和同步产电的废水生物处理新技术。目前，MFC已应用于各种废水的处理同时产电，包括生活废水和工业废水。MFC对废水中的有机物（浓度以化学需氧量Chemical Oxygen Demand表示，COD）具有很好的去除效果，利用MFC可以将废水中80-99%的有机物去除。虽然MFC对废水中的COD具有很好的去除效果，但是对氮及磷的去除效果却不佳。为了提高氮的去除率，将MFC与其它除氮方法相结合开发了许多联合系统，如将微生物燃料电池与硝化反应器耦合，微生物燃料电池阳极室中氨氮流经硝化反应器后被硝化细菌氧化为硝酸根，然后硝酸根再在微生物燃料电池的阴极室被还原为氮气而去除。虽然这些系统可以提高氮的去除率，但存在氮去除不完全或系统过于复杂不易于放大等不足，且不关注磷的去除。此外，也可以构建微藻型微生物燃料电池，通过微藻光合作用合成生物质消耗污水中的氮和磷，从而达到去除氮磷和净化污水的目的。但是生活污水中的固体颗粒物和固体悬浮物较多，致使污水的透光率很低，因此在使用之前必须通过过滤等方法去除污水中的固体颗粒物和固体悬浮物以提高透光率，这一过程不仅耗能且效率低。与此同时，微藻的收获成本高，若不收获，吸收的氮和磷又会释放到水中。此外，同时生活污水中存在的有机物浓度较高，有利于细菌的生长，而细菌的大量生长繁殖又不利于、甚至抑制微藻生长。

微生物电解池（Microbial Electrolysis Cell，MEC）是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和产生能源的新技术，可以在对污水进行生物处理的同时获得不同形式的能源，作为污水处理的新工艺。如果利用微生物电解池替代上述的微生物燃料电池，可以避免阴极曝空气所需的能耗，同时将微藻改为浮萍就可以避免使用微藻时面临的不易收获的问题。

发明内容

为了解决传统废水好氧生物处理、微藻型微生物燃料电池处理有机废水系统及浮萍单独处理有机废水时存在的局限性，本实用新型提供了一种微生物电解池与浮萍培养相结合资源化处理有机废水的装置，在处理有机物污水的同时可以获得生物燃料甲烷和生物质，获得的生物质可以作为生物能源生产的原料。本实用新型可同时克服单独利用微生物电解池处理有机污水时对氮及磷去除效果差和浮萍无法直接处理有机污水的缺陷，不仅提高了污水的处理效果，而且获得的生物燃料甲烷和生物质可以补偿污水处理的成本，为有效处理有机污水提供了新途径，对节能减排和环境治理都具有重要的意义。此外，本实用新型公开了一种能够克服阴雨天气以及雾霾天气对处理效率影响的技术方案，以实现不同气候条件下的污水处理自动控制。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种微生物电解池与浮萍培养相结合资源化处理有机污水的装置，其特征在于：包括微生物电解池、光生物反应器两个单元；微生物电解池包括微生物电解池壳体2，在微生物电解池壳体2内设置有改变所述有机污水流向的挡板3、阳极电极4以及阴极电极5，阳极电极4和阴极电极5分别通过钛丝导线与直流稳压电源8的高电位端和低电位端相连；所述微生物电解池和光生物反应器连通，所述有机污水经过所述微生物电解池后进入光生物反应器；所述光生物反应器内培养有浮萍。

所述的一种微生物电解池与浮萍培养相结合资源化处理有机污水的装置，其特征在于还包括主控制器，所述污水流量控制阀、出水控制阀、辅助光源、排出控制阀与主控制器的信号输出端相连，所述光照强度检测器、氮磷浓度检测器与主控制器的信号输入端相连。

所述的一种微生物电解池与浮萍培养相结合资源化处理有机污水的装置，其特征在于所述辅助光源是白光LED，所述微生物电解池为无膜单室微生物电解池。