[发明专利]一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法

权利要求书

1.一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，利用的生物电化学系统为双极室构型，采用恒电位的方法富集电极生物膜，构建生物电极，具体包括：

（ 1 ） 双极室生物电化学系统

阳极：以碳基材料作为阳极电极材料；

阴极：以碳基材料或金属材料为阴极电极材料；

隔膜：阴极室和阳极室之间以阳离子交换膜或质子交换膜隔开；

（2）启动过程：恒电位构建电活性生物膜

利用恒电位仪，将阳极电位恒定在-0.2V~-0.4V vs. Ag/AgCl之间的某一电位条件下，阳极室接种混合污泥，并提供乙酸钠或其它有机物为碳源，进行定向驯化电活性生物膜，其中，阳极室中的碳源作为电子供体被电活性微生物氧化，将电子传递给阳极电极，产生电流；阴极上进行的反应为任意的还原反应；

（3）稳定运行过程

以序批式或连续流的方式进行稳定反应，阳极室进水中具有碳源和氮源，氮源为硝态氮NO₃^--N，且碳氮比（C/N）大于0.5，同时阳极室内为厌氧环境，发生碳源氧化和反硝化反应，即：同时发生有机物降解、脱氮和产电过程；阳极电位恒定在-0.2V~-0.4V vs. Ag/AgCl之间的某一电位条件下；阴极上进行的反应为任意的还原反应。

2.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，阳极电极材料选自碳纤维刷、碳布、石墨中的任意一种。

3.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，混合污泥采用污泥厂二沉池的污泥。

4.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，阴极上的任意的还原反应选自氧还原、铁还原、产氢、产甲烷、硫还原。

5.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，有机物碳源选自葡萄糖、淀粉、乙醇中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，步骤（2）采用序批式进行反应，当各周期电流变化相同，并且稳定运行3个周期以上时，表明装置启动完成，电活性微生物富集成功。

7.按照权利要求1所述的一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，步骤（2）中构建的电活性生物膜组成即生物电化学系统定向富集的生物膜中包括电活性微生物和反硝化微生物；电活性微生物包括但不限于产电假单胞菌属或/和地杆菌；反硝化微生物包括但不限于反硝化假单胞菌属或/和食酸反硝化菌属或/和黄金杆菌属或/和紫细菌。