[发明专利]粪便黑水处理装置

说明书

本发明提供了一种粪便黑水处理装置，该装置能够原位利用黑水厌氧生物处理过程中产生的微生物弱电，一部分微生物弱电回到厌氧反应器刺激微生物生长，提高厌氧降解效率，一部分微生物弱电用于组成微生物电解池深度削减污染物，其特征在于，包括：厌氧折流板反应室(ABR)，具有依次连通的多个隔室；微生物电解室(MEC)；以及微生物发电室(MFC)。其中，MFC的电路与MEC的电路通过二极管连接，使MFC所产生的电流单向流向MEC。本发明的处理装置能够快速地对粪便黑水进行较为彻底的处理，并且无需附加外电压刺激装置，节省电能，其中ABR、MFC、MFC容积比为3.8:2:2。

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及一种粪便黑水处理装置。

背景技术

粪便黑水是指人类排泄物的混合污水，主要由粪便和尿液组成。其中不仅含有大量氮磷元素，也含有多种未完全消化的有机物，甚至还含有大量病原菌和寄生虫卵，处理不当则容易造成较严重的环境污染。

现有的粪便黑水处理技术主要包括沤肥、化粪池厌氧消化处理、混凝处理以及膜生物反应，这些处理技术中都需要应用微生物对其中的有机物进行分解，减少其中的污染物质后再进行后续处理。

一般情况下，由于不同微生物所能分解的物质种类不同，并且这些不同微生物的生长所需环境相差较大，因此同一个微生物分解容器(例如化粪池)内的微生物处理结束后，粪便黑水中仍残留较多有机物等污染物质，无法直接排放，必须采用后续处理使其无害化。

现有技术中出现了一种用于进行微生物分解的厌氧折流板反应器(ABR)，具有多个相互连通的隔室。从结构上看，这种厌氧反应器相当于多个升流式污泥反应床(UASB)的串联，由于不同隔室中的理化环境可以不相同，因此能够使生长环境不同的菌群(例如产酸菌群和产甲烷菌群)在不同隔室中同时生长，并且先后对污水进行处理，其处理能力较强。

但是，在上述厌氧折流板反应器中，微生物所进行的都是厌氧分解，能够对高浓度有机物进行处理并降低其中的有机物含量，但处理速度慢，也不能实现有机物的完全分解，其分解产物仍然需要一定的后续处理。

现有技术中还有其他利用微生物对有机物进行分解的技术，例如，微生物燃料电池(MFC)是利用微生物作为催化剂，电极为微生物附着载体，进行氧化分解废水中有机物，同时产生电能而进行能量回收利用；微生物电解池(MEC)是利用外加电压对微生物进行电刺激，加快其代谢作用，使有机物快速降解的装置。这两类装置都能够对有机物进行更加彻底的分解，其中MEC还能够快速地完成有机物分解过程。但是，MFC所产生的电能通常较低，难以作为一般供电源应用，容易造成电能浪费；MEC则需要持续地外加电压，需要消耗电能。另外，这两种装置对污水来源也有一定要求，若其中有机物含量过高、pH范围不合适，则难以进行有效的处理。

发明内容

为解决上述问题，提供一种高效、快速并且能彻底分解粪便黑水中有机物的装置，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种粪便黑水处理装置，其特征在于，包括：厌氧折流板反应室(ABR)，容纳有厌氧微生物，具有用隔板隔开并且依次连通的多个隔室；微生物电解室(MEC)，具有用阴离子交换膜隔开的微生物电解阳极室和微生物电解阴极室，微生物电解阳极室及微生物电解阴极室分别与相邻的两个隔室连通并且分别接收隔室流出的液体；微生物发电室(MFC)，具有用阴离子交换膜隔开的MFC阳极室和MFC阴极室，MFC阳极室与另一个隔室连通并且接收该隔室流出的液体，MFC阴极室分别与MEC阳极室、MEC阴极室以及MFC阳极室连通，接收流出的液体并通过设置在MFC阴极室上的出水口将处理后的水排出，其中，MFC室的电路与MEC室的电路通过二极管连接，使MFC室所产生的电流单向流向MEC室，提供MEC室中所需要的电能。