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1、(10)申请公布号 CN 103964583 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103964583 A (21)申请号 201410178707.1 (22)申请日 2014.04.30 C02F 3/34(2006.01) (71)申请人 大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路 2 号 (72)发明人 柳丽芬 林阳 杨凤林 (74)专利代理机构 大连理工大学专利中心 21200 代理人 侯明远 (54) 发明名称 光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处 理装置 (57) 摘要 光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处 理装置, 属于污水生物处理回用与资源。
2、化技术领 域。 其特征是阳极室设置有进水管和扩散通道, 内 部填充石墨颗粒并附着产电微生物, 阳极室壁上 设置有通孔, 外侧包裹无纺布, 上部避光, 导电过 滤分离膜套设于所述通孔的外侧, 导电过滤分离 膜外侧的阴极室内悬浮生长绿藻类光合微生物, 阴极室顶部由导电过滤分离膜过滤后出水, 阴极 室底部为漏斗结构用于排出剩余绿藻, 阳极和导 电过滤分离膜通过导线连接, 外接负载电阻。本 发明的效果和益处是不仅避免了人工曝气增氧等 耗能行为, 而且脱氮效果好, 还能在产电同时去除 水中的氮、 磷和有机物等物质, 过剩绿藻可进一步 利用, 从而降低了处理废水的能耗, 并产生附加价 值。 (51)Int。
3、.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103964583 A CN 103964583 A 1/1 页 2 1. 一种光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处理装置, 包括阳极室 (5)、 阳极、 导 电过滤分离膜 (3) 和阴极室 (4), 其特征是阳极室 (5) 为封闭结构, 其上设置进水口 (1), 其 内部填充附着有产电微生物的石墨颗粒作为阳极, 阳极室 (5) 下部壁上设置阳极孔道 (7), 阳极孔道 (7) 外侧包裹无纺布 ; 导电过滤分离。
4、膜 (3) 由夹有活性炭的双层不锈钢网构成, 导电过滤分离膜 (3) 顶部有出水口 (2), 导电过滤分离膜 (3) 套设在无纺布的外侧 ; 阴极 室 (4) 包围于导电过滤分离膜 (3) 外侧, 阴极室 (4) 内悬浮生长有藻类光合微生物, 阴极室 (4)是顶部设有排气口(8), 阴极室(4)底部为漏斗结构的出口用于排出剩余的藻类光合微 生物, 阳极和导电过滤分离膜 (3) 间通过导线外接负载电阻。 权 利 要 求 书 CN 103964583 A 2 1/2 页 3 光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处理装置 技术领域 0001 本发明属于污水生物处理回用与资源化技术领域, 涉及光合生物。
5、耦合生物电化学 膜生物反应器水处理装置。 背景技术 0002 普通的微生物燃料电池的阴极材料费用较高, 在废水处理中尚没有实现实际应 用, 废水处理微生物燃料电池的阴极除了空气阴极, 普遍采用人工曝气的方式保持水中的 溶解氧含量, 导致能耗较高。在膜生物反应器中, 膜组件价格较高并且易堵塞。光合微生物 燃料电池, 虽然可以降低维持必要溶解氧水平的能耗, 但是不经膜过滤的出水, 达不到很高 的废水处理和出水水质的要求。 发明内容 0003 本发明目的是提供光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处理装置, 以达到低 耗能、 高效的处理高含氮废水获得高出水水质, 生产富余绿藻, 并产生电能。 0004。
6、 本发明的技术方案是一种光合生物耦合生物电化学膜生物反应器水处理装置, 包 括阳极室 5、 阳极、 导电过滤分离膜 3 和阴极室 4, 其特征是阳极室 5 为封闭结构, 其上设置 进水口 1, 其内部填充附着有产电微生物的石墨颗粒作为阳极, 阳极室 5 下部壁上设置阳极 孔道 7, 阳极孔道 7 外侧包裹无纺布 ; 导电过滤分离膜 3 由夹有活性炭的双层不锈钢网构 成, 导电过滤分离膜3顶部有出水口2, 导电过滤分离膜3套设在无纺布的外侧 ; 阴极室4包 围于导电过滤分离膜 3 外侧, 阴极室 4 内悬浮生长有藻类光合微生物, 阴极室 4 是顶部设有 排气口 8, 阴极室 4 底部为漏斗结构的。
7、出口用于排出剩余的藻类光合微生物, 阳极和导电过 滤分离膜 3 间通过导线外接负载电阻。本发明提供的光合生物耦合生物电化学膜生物反应 器水处理装置, 废水依次通过阳极室、 阴极室和导电过滤分离膜的处理后得到高水质的出 水。 0005 本发明的效果和益处是阴极室悬浮生长绿藻类光合微生物, 避免了人工曝气增氧 等耗能行为, 水中溶解氧在阳光照射下高于人工曝气产生的溶解氧含量, 提高产电效能, 提 高去除水中的有机物、 氮、 磷等物质的效率, 过剩的绿藻可以资源化利用, 从而在处理废水 的同时降低了能耗, 并产生附加价值, 膜组件价格便宜, 节约成本。 附图说明 0006 附图是光合生物耦合生物电化。
8、学膜生物反应器水处理装置的结构示意图。 0007 图中 : 1 进水口 ; 2 出水口 ; 3 导电过滤分离膜 ; 4 阴极室 ; 5 阳极室 ; 0008 6 无纺布 ; 7 阳极孔道 ; 8 排气口。 具体实施方式 0009 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 说 明 书 CN 103964583 A 3 2/2 页 4 0010 实施例 0011 启动反应器 : 0012 先将培养的产电菌加入到阳极室 5 ; 将人工配制的生活污水从阳极进水口 2 加入 到反应器中 ; 向阴极室 4 内投加绿藻 ; 阳极电极和阴极电极 3 之间连接负载 1000 的定值 电阻, 以实时监。
9、测电阻电压的变化情况 ; 反应器启动完成。 0013 处理废水 : 0014 人工配制废水依次通过进水口2、 阳极室5、 无纺布7、 阴极室4、 阴极电极过滤膜3、 出水口 1, 水质逐渐得到改善。人工配制废水 COD 含量 580mg/L、 无机氮含量 16.5mg/L, 无 机氮处理达到 100, 在高浓度无机氮含量 160mg/L 下三天后无机氮含量降为 39.1mg/L。 0015 产电情况 : 0016 反应器产电电压白天、 晚上交替变化, 白天阳光下, 藻类进行光合作用, 水中溶解 氧达到饱和 ; 夜晚进行呼吸作用溶解氧含量低, 也有稳定的产电电压。阴极电极材料不同, 产电电压不同。 0017 能耗对比 : 一般的膜生物反应器处理废水由于曝气的能耗在 0.6-1.2KWh/m3。本 装置中没有曝气, 仍达到高效的废水处理效果, 并有产电输出。 说 明 书 CN 103964583 A 4 1/1 页 5 说 明 书 附 图 CN 103964583 A 5 。