[发明专利]三室型微生物燃料电池同步去除氮素和硫化物污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水生物脱氮除硫技术领域，特别是涉及一种三室型微生物燃料电池同步去除氮素和硫化物污染的方法。

背景技术

生物脱氮除硫技术是解决污水氮硫污染的最经济有效方法，但传统生物脱氮除硫技术在处理污水时，不能回收氮硫污染物所蕴含的能量。

微生物燃料电池能以污水中的有机物或无机物为底物，在去除污染物的同时回收污染物中所蕴藏的能量，在废水脱氮或废水除硫领域具有较好的发展前景例如参见文献1(Sun H,Xu S,Zhuang G,Zhuang X.2016.Performance and recent improvement in microbial fuel cells for simultaneous carbon and nitrogen removal:A review[J].Journal of Environmental Sciences(China)39:242-248.)和文献2(Zhao F,Rahunen N,Varcoe JR,et al.2008.Activated carbon cloth as anode for sulfate removal in a microbial fuel cell [J].Environmental Science & Technology,42(13):4971-4976.)。该技术可以弥补传统生物脱氮除硫技术不能回收氮硫污染物中所含能量的缺点，是治理含氮硫污水并回收电能的新型污水处理技术。但污水中的氮主要以氨氮形式存在，以往的微生物燃料电池废水脱氮主要是去除废水中的硝氮，微生物燃料电池处理含氨废水时需首先将氨氮转化为硝氮。微生物燃料电池单独脱硫时需在阴极提供电子受体。目前利用微生物燃料电池进行含氨废水的脱氮或含硫化物废水的除硫的方法，增加了运行成本或将工艺复杂化(外加电子供体或受体，串联外置硝化工艺先完成氨氮的硝化)。

国内外污水脱氮除硫技术的发展趋势是：以生物技术为主流，充分利用废水脱氮与除硫过程产生的电子互补性，实现氮硫污染物的同步高效去除，并尽可能回收其中的能量。但尚未见利用三室型微生物燃料电池同步进行阳极除硫，两侧好氧阴极和缺氧阴极分别进行硝化与反硝化脱氮的报道。

因此亟需一种以生物技术为主流，充分利用废水脱氮与除硫过程产生的电子互补性，实现氮硫污染物的同步高效去除，并尽可能回收其中的能量的微生物燃料电池同步去除污水中的氮素和硫化物并回收电能的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服传统生物脱氮除硫技术不能回收氮硫污染物所蕴含的能量，微生物燃料电池分别单独脱氮和除硫又需增加费用的不足，简化外置硝化反应器与微生物燃料电池反硝化串联脱氮工艺的复杂性，尽可能回收阳极电子，提供一种三室型微生物燃料电池同步去除污水中的氮素和硫化物并回收电能的方法。该方法利用污水脱氮和除硫的电子互补性，在阳极去除硫化物的同时，分别在两侧阴极完成氨氮的硝化及硝氮的反硝化，不仅弥补微生物燃料电池单独脱氮(或除硫)缺少电子供体(或电子受体)的不足，而且能在同一个反应器内对含氨氮及硫化物的废水实现同步脱氮除硫并尽可能的回收电能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种三室型微生物燃料电池同步去除氮素和硫化物污染的方法。

一种三室型微生物燃料电池，其特征在于：该微生物燃料电池由阳极室(1)好氧阴极室(3)和缺氧阴极室(5)构成，阳极室和阴极室为长方体或半圆柱体结构，阳极室和阴极室之间以质子膜(10)进行分隔，阳极室(1)、好氧阴极室(3)和缺氧阴极室(5)内填充颗粒石墨或石墨刷填料作为电极，这些填料是附着微生物的载体；

所述微生物燃料电池所采用的外电路由铜导线(7)、电阻箱R₁(8)和R₂(9)或用电设备组成，微生物燃料电池的阳极(2)、电阻箱R₁(8)和好氧阴极(4)通过铜导线(7)依次连接，微生物燃料电池的阳极(2)、电阻箱R₂(9)和缺氧阴极(6)通过铜导线(7)依次连接，电阻箱R₁(8)和R₂(9)中的电阻值可调。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的三室型微生物燃料电池同步去除氮素和硫化物污染的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：