[发明专利]一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置

权利要求书

1.一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特征在于，它包括基座（1）、下腔体（2）、上腔体（3）、三相分离器（4）、质子交换膜组件（5）、恒电位仪（6）及循环水浴锅（7）；

所述基座（1）为框体件，其框体顶面的中心设有空穴、顶面的周边设有连接座；

所述下腔体（2）由阳极筒（21）及阳极电极（22）构成；所述阳极筒（21）为筒状件，筒体壁上设有封闭的第一水浴夹层（28），筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部与底部的侧壁上分别设有与第一水浴夹层（28）贯通的第一水浴出口（282）及第一水浴进口（281），筒体上邻近顶部的侧壁上设有与筒体贯通的阳极腔出水口（24），筒体的底部设有与筒体贯通的阳极腔进水口（25），筒体上邻近顶部的内径设有径向收缩的第一变径段（23）；筒体内设有阳极电极座，筒体侧壁上设有阳极导线口（26）；所述阳极电极（22）设于阳极电极座上，阳极电极（22）上连接有导线，导线口（26）处设有一参比电极（29），且导线由阳极导线口（26）引出；

所述上腔体（3）由阴极筒（31）、活性污泥颗粒隔离板（32）及阴极电极（33）构成；所述阴极筒（31）为筒状件，筒体壁上设有封闭的第二水浴夹层（35），筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部及底部的侧壁上分别设有与第二水浴夹层（35）贯通的第二水浴出口（351）及第二水浴进口（352），筒体上邻近底部的侧壁上分别设有与筒体贯通的阴极腔进水口（39）及第一排气口（36）；筒体上邻近底部的内径设有径向收缩的第二变径段（34）；筒体内自上而下依次设有阴极电极座及隔离板座，筒体侧壁上设有阴极导线口（38）；所述阴极电极（33）设于阴极电极座上，活性污泥颗粒隔离板（32）设于隔离板座上，阴极电极（33）上连接有导线，且导线由阴极导线口（38）引出；

所述三相分离器（4）由分离筒（41）及端盖（42）构成，所述分离筒（41）为两端均设有连接法兰的筒状件，分离筒（41）的侧壁上设有阴极腔出水口（37），分离筒（41）的内径设有径向收缩的第三变径段（44）；所述端盖（42）上设有第二排气口（43），端盖（42）与分离筒（41）顶端的连接法兰连接；

所述质子交换膜组件（5）由质子交换膜（51）及漏斗（52）构成，质子交换膜（51）的中心设有漏斗孔，漏斗（52）的漏嘴由质子交换膜（51）的底面向上穿插在漏斗孔内；

所述下腔体（2）经底端连接法兰与基座（1）的连接座连接，上腔体（3）经底端连接法兰与下腔体（2）顶端连接法兰连接，三相分离器（4）经底端连接法兰与上腔体（3）顶端连接法兰连接，质子交换膜组件（5）设于上腔体（3）底端连接法兰与下腔体（2）顶端连接法兰之间，质子交换膜组件（5）上漏斗（52）的漏嘴经软管与上腔体（3）的第一排气口（36）连接；

所述恒电位仪（6）设于基座（1）外侧，恒电位仪（6）经导线分别与下腔体（2）的阳极电极（22）、参比电极（29）及上腔体（3）的阴极电极（33）电连接；

所述循环水浴锅（7）设于基座（1）外侧，循环水浴锅（7）的供水口经管路与第一水浴进口（281）连接，第一水浴出口（282）经管路与第二水浴进口（352）连接，第二水浴出口（351）经管路与循环水浴锅（7）的回水口连接；

所述下腔体（2）阳极筒（21）用于发生厌氧氨氧化反应，上腔体（3）阴极筒（31）用于硫酸盐还原反应；所述阳极筒（21）内厌氧氨氧化产生质子和电子，其中，电子通过阳极电极（22）、恒电位仪（6）传递到阴极电极（33），并由调节恒电位仪（6）控制下腔体（2）的电极电势，在特定电压0.2V或0.6V或0.8V下耦合厌氧氨氧化反应过程与硫酸盐还原反应过程，质子通过质子交换膜（51）进入上腔体（3）以强化阴极筒（31）内电活性硫酸盐的还原菌发生还原反应；其中，所述阳极电极（22）及阴极电极（33）均选用钛/碳毡复合电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特征在于，所述下腔体（2）的阳极腔进水口（25）由基座（1）的空穴伸出。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特征在于，所述阳极腔进水口（25）上设有蠕动泵。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特征在于，所述阴极腔进水口（39）上设有蠕动泵。