專利名稱：無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)的構(gòu)建，去除還原性有機(jī)污染物和含氮污染物微生物的馴化、培養(yǎng)，具體地說(shuō)是一種利用微生物燃料電池技術(shù)，加強(qiáng)電子、質(zhì)子傳遞，促進(jìn)污水中還原性污染物和氧化性污染物的同時(shí)、高效去除的方法。
背景技術(shù)：
微生物燃料電池(Microbial fuel cellS，MFCs)就是利用微生物作為催化劑氧化有機(jī)物產(chǎn)生電流的裝置，在陽(yáng)極區(qū)氧化有機(jī)物產(chǎn)生的電子傳遞給陽(yáng)極，經(jīng)連接有電阻或負(fù)載的導(dǎo)線流到陰極，再傳遞給陰極區(qū)的電子受體。MFCs技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、底物廣泛、 清潔高效和產(chǎn)電性能等顯著優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是很有潛力的污水處理技術(shù)。但目前大多數(shù)MFCs 僅單獨(dú)利用陽(yáng)極氧化，而陰極的作用只是為了消耗電子和質(zhì)子，為整個(gè)系統(tǒng)的電子、質(zhì)子傳遞提供通路，通常選用氧氣、鐵氰化鉀和高錳酸鉀等具有高氧化還原電勢(shì)的物質(zhì)作為陰極電子受體。為了防止陰極的電子受體進(jìn)入到陽(yáng)極，降低陽(yáng)極的反應(yīng)效率，常采用價(jià)格昂貴、 且極易受污染的質(zhì)子交換膜分隔陽(yáng)極室和陰極室，這在很大程度上限制了 MFCs的應(yīng)用。目前，城市污水處理廠數(shù)量不斷增加，污水處理率也不斷提高，但水體“富營(yíng)養(yǎng)化” 問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的解決，如近年來(lái)我國(guó)太湖、滇池每年均會(huì)出現(xiàn)藍(lán)藻大規(guī)模爆發(fā)現(xiàn)象。 這主要是由于現(xiàn)有的生物脫氮技術(shù)能耗大、效率低，總氮的去除較低，相當(dāng)一部分的氨氮 (NH/-N)只是轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮(NO3-N),而并沒(méi)有從根本上去除。隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)將逐漸提高，而現(xiàn)有的生物脫氮技術(shù)處理效果差、運(yùn)行成本高，很難實(shí)現(xiàn)含氮污染物的達(dá)標(biāo)排放。城市生活污水中同時(shí)含有大量還原性有機(jī)污染物(如COD類污染物)和氧化性污染物(Ν03_-Ν類污染物)，如果能構(gòu)建無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)，陽(yáng)極氧化還原性污染物，陰極去除氧化性污染物，實(shí)現(xiàn)同時(shí)、高效去除污水中還原性有機(jī)污染物和氧化性污染物，這對(duì)提高城市生活污水的處理效果、降低處理成本，提高M(jìn)FCs的實(shí)際使用價(jià)值等方面都具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于利用MFCs的基本原理提供一種同時(shí)、高效去除污水中還原性污染物和氧化性污染物的方法。以易導(dǎo)電的材料為電極，構(gòu)建無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)，馴化、培養(yǎng)去除還原性有機(jī)污染物和氧化性含氮污染物的微生物，分別在陽(yáng)極和陰極附著成膜，耦合陽(yáng)極氧化和陰極還原作用，促進(jìn)質(zhì)子、電子傳遞，實(shí)現(xiàn)同時(shí)、高效去除污水中的還原性污染物和氧化性污染物。為城市污水中還原性污染物和氧化性污染物的高效去除提供了一種有效的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)建了一種MFCs污水處理系統(tǒng)，由電極、電極室、磁力攪拌器、待處理污水、外接電阻、蠕動(dòng)泵等組成，其中采用易導(dǎo)電的材料作為電極，電極置于電極室中，去除還原性有機(jī)污染物的微生物在陽(yáng)極附著成膜，去除含氮污染物的微生物在陰極附著成膜，不用質(zhì)子交換膜分割陽(yáng)極室和陰極室，通過(guò)污水的流動(dòng)進(jìn)行質(zhì)子傳遞，通過(guò)導(dǎo)線將兩極連接到外電阻上，構(gòu)成回路，通過(guò)磁力攪拌器的攪拌作用促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)液體流動(dòng)加強(qiáng)傳質(zhì)過(guò)程。本發(fā)明提供的MFCs污水處理系統(tǒng)，分為單室型結(jié)構(gòu)和雙室型結(jié)構(gòu)。其中，單室型結(jié)構(gòu)是在彼此分開的陽(yáng)極室和陰極室分別接種去除還原性有機(jī)污染物的微生物和去除含氮污染物的微生物，微生物在電極上附著成膜后，將兩個(gè)電極室連通使之成為一個(gè)電極室， 或?qū)蓸O置于同一電極室內(nèi)。雙室型結(jié)構(gòu)是在彼此分開的陽(yáng)極室和陰極室分別接種去除還原性有機(jī)污染物的微生物和去除含氮污染物的微生物，微生物在電極上附著成膜后，通過(guò)軟管連接陽(yáng)極室和陰極室，使待處理污水得到循環(huán)、流動(dòng)。本發(fā)明提供的MFCs污水處理系統(tǒng)在去除污水中還原性和氧化性污染物時(shí)，是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的(1)構(gòu)建一種無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)，由電極、電極室、磁力攪拌器、 待處理污水、外接電阻、蠕動(dòng)泵等組成，其中采用易導(dǎo)電的材料作為電極，電極置于電極室中，通過(guò)導(dǎo)線將兩極連接到外電阻上，構(gòu)成回路，通過(guò)磁力攪拌器的攪拌作用促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)液體流動(dòng)加強(qiáng)傳質(zhì)過(guò)程。(2)分別配制去除還原性有機(jī)污染物微生物培養(yǎng)基和去除含氮污染物微生物培養(yǎng)基，其中去除還原性有機(jī)污染物微生物培養(yǎng)基的配方為=(NH4)2S0430mg/L，KH2P0430mg/ L, KHC03500mg/L, MgS04200mg/L, FeCl3100mg/L, CaCl230mg/L, C6H1206500mg/L, NaN0340mg/ L ；去除含氮污染物微生物培養(yǎng)基的配方為(NH4)2S0460mg/L，KH2P0430mg/L, KHC03500mg/ L, MgS04200mg/L, FeCl3100mg/L, CaCl230mg/L, C6H1206200mg/L, NaN03200mg/L ；每升培養(yǎng)基添加微量元素液1 anl，微量元素液配方EDTA50. Og/L ；ZnS042. 2g/L ；CaCl25. 5g/L ； MnCl2 · 4Η205· 06g/L ；FeSO4 · 7Η205· Og/L ； (NH4)6Mo7R · 4Η201· lg/L ；CuSO4 · 5Η201· 57g/L ； CoCl2 · 6Η201· 61g/L。(3)取污水處理廠二沉池或反硝化池的污泥接種到上述O)的培養(yǎng)液中，分別進(jìn)行去除還原性有機(jī)污染物和含氮污染物所需微生物的馴化、培養(yǎng)，控制培養(yǎng)液的PH在 6. 5 7. 5之間，當(dāng)微生物的濃度達(dá)到3000 4000mg/L，且培養(yǎng)液中C6H12O6和NaNO3去除率保持穩(wěn)定時(shí)，表明微生物已經(jīng)馴化好了。(4)接種馴化好的微生物懸浮液(接種量為電池體積的20 30% )到無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)中，去除還原性有機(jī)污染物的微生物接種到陽(yáng)極室，去除含氮污染物的微生物接種到陰極室，此時(shí)陽(yáng)極室和陰極室是獨(dú)立、分開的，以防止在附著成膜時(shí)陽(yáng)極區(qū)的污泥在陰極成膜、陰極區(qū)污泥在陽(yáng)極成膜，從而影響系統(tǒng)的污水處理效果，使微生物在電極表面附著形成微生物膜后，連通陽(yáng)極室和陰極室(可以組成單室型和雙室型處理系統(tǒng))，連接電極的外電路到電阻上，整個(gè)處理系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的電子、質(zhì)子傳遞通路。(5)將待處理污水的pH調(diào)節(jié)至7士0. 2后，添加pH = 7的磷酸緩沖溶液，所添加的磷酸緩沖溶液的量為總體積的10%，并用高純氮?dú)馀懦雒荛]系統(tǒng)內(nèi)的氧氣，然后將加好磷酸緩沖液的待處理污水作為導(dǎo)電溶液通入(1)所述的MFCs，使陽(yáng)極和陰極通過(guò)污水流動(dòng)進(jìn)行質(zhì)子傳遞，通過(guò)控制合適的水力停留時(shí)間來(lái)達(dá)到需要的處理效果，并采用攪拌的方法加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)處理液的循環(huán)以促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程。(6)采用萬(wàn)用表測(cè)量電池兩端的開路電壓，對(duì)處理水流出液的還原性有機(jī)物(以COD的含量來(lái)表示)、氨態(tài)氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)的污水處理。本發(fā)明的具有如下特點(diǎn)1、不使用質(zhì)子交換膜分割陽(yáng)極室和陰極室，大大降低了 MFCs的使用成本和使用范圍。去除還原性有機(jī)污染物的微生物在陽(yáng)極附著成膜，去除含氮污染物的微生物在陰極附著成膜。還原性有機(jī)污染物在陽(yáng)極被氧化，產(chǎn)生的電子經(jīng)外電路傳遞給陰極的氧化性污染物進(jìn)行還原反應(yīng)，構(gòu)成無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)。耦合陽(yáng)極氧化和陰極還原作用，對(duì)污水中的還原性污染物和氧化性污染進(jìn)行協(xié)同、高效去除，顯著降低了其使用成本， 提高了其在污水處理上的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值2、馴化、培養(yǎng)去除還原性有機(jī)污染物和氧化性含氮污染物的微生物的培養(yǎng)基主要差別在還原性有機(jī)物、氨氮和硝酸鹽氮的含量上，而其余的營(yíng)養(yǎng)元素和培養(yǎng)條件都一樣，這使得電池系統(tǒng)在連通運(yùn)行時(shí)兩種微生物的生長(zhǎng)條件近似，具有良好的微生物相容性；通過(guò)馴化、培養(yǎng)的微生物分別在陽(yáng)極和陰極附著成膜，在陽(yáng)極的微生物厭氧消化有機(jī)污染物，在陰極的微生物反硝化脫氮。3、無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)，采用易導(dǎo)電的材料做為電極，在陽(yáng)極附著成膜的微生物氧化去除還原性污染物，產(chǎn)生的電子促進(jìn)陰極的微生物進(jìn)行反硝化脫氮，耦合陽(yáng)極氧化和陰極還原兩過(guò)程，并通過(guò)攪拌作用加強(qiáng)傳質(zhì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)污水中還原性污染物和氧化性污染物的同時(shí)、高效去除；此結(jié)構(gòu)MFCs污水處理系統(tǒng)不需要價(jià)格昂貴的質(zhì)子交換膜做為分割材料，且兩極得到同時(shí)利用，顯著提高了 MFCs系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明雙室型無(wú)質(zhì)子交換膜的微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，其中1、液封，2、陽(yáng)極室，3、陰極室，4、磁力攪拌器，5、蠕動(dòng)泵，6、外接電阻，其中箭頭所示為污水流動(dòng)方向。圖2為本發(fā)明單室型無(wú)質(zhì)子交換膜的微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，其中1、陽(yáng)極，2、陰極，3、磁力攪拌器，4、電極室，5、外接電阻，6、液封。圖3為雙室型處理系統(tǒng)對(duì)COD類污染物和硝酸鹽氮的去除效率。圖4為單室型處理系統(tǒng)對(duì)COD類污染物和硝酸鹽氮的去除效率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以雙室型無(wú)質(zhì)子交換膜MFCs污水處理系統(tǒng)處理模擬城市污水為例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。(1)厭氧消化污泥和反硝化污泥的馴化、培養(yǎng)厭氧消化菌培養(yǎng)基配方(mg/L) (NH4) 2S0430, KH2P0430, KHC03500, MgS04200， FeCl3IOO, CaCl230，C6H1206500，NaN0340 ；反硝化菌培養(yǎng)基配方(mg/L) (NH4) 2S0460, KH2P0430，KHC03500，MgS04200，F(xiàn)eCl3IOO, CaCl230，C6H1206200，NaN03200。每升培養(yǎng)基添加微量元素液 1 2ml，微量元素液配方(g/L) :EDTA50. 0 ；ZnS042. 2 ；CaCl25. 5 ；MnCl2 · 4Η205· 06 ； FeSO4 · 7Η205· 0 ； (NH4)6Mo7A · 4Η201. 1 ；CuSO4 · 5Η201· 57 ；CoCl2 · 6Η201· 61。取污水處理廠二沉池或反硝化池的污泥接種到上述培養(yǎng)液中，分別進(jìn)行厭氧消化
6污泥(菌)和反硝化污泥(菌)的馴化、培養(yǎng)，控制培養(yǎng)液的PH在6.5 7.5之間，當(dāng)污泥的濃度達(dá)到3000 4000mg/L，且培養(yǎng)液中C6H12O6 (代表還原性有機(jī)污染物)和NaNO3 (代表氧化性含氮污染物)去除率保持穩(wěn)定時(shí)，表明微生物已經(jīng)馴化好了。(2)雙室型無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)的構(gòu)建陽(yáng)極室和陰極室均是圓柱形有機(jī)玻璃，內(nèi)徑6cm，高10cm，兩端采用螺母加蓋固定。電極為80目的不銹鋼網(wǎng)(45mmX50mm)，使用前先用lmol/L的硫酸溶液浸泡約30s， 洗去表面的油污和雜質(zhì)等。分別接種馴化好的污泥懸浮液(接種量為電池體積的20 30%)到陽(yáng)極室和陰極室(此時(shí)，陽(yáng)極室和陰極室彼此獨(dú)立的)，下部用磁力攪拌器低速攪拌(IOOrpm)，等電極表面附著了均勻、牢固的生物膜，用培養(yǎng)液沖掉附著不牢的污泥，用軟管將陽(yáng)極室和陰極室連接在一起，構(gòu)成雙室型污水處理系統(tǒng)(如附圖2)外接電阻為1000 歐。(3)污水處理效果的分析、考察采用去離子水配制處理廢水(mg/L):KH2P0430，KHC03500，MgS04200，CaCl230， NaN03200, (NH4)2S0460，F(xiàn)eCl3IOO, C6H1206500，調(diào)節(jié)廢水的 pH 為 7，添加總體積 10% 的磷酸緩沖溶液(PH = 7)，并用高純氮?dú)馀懦雒荛]系統(tǒng)內(nèi)的氧氣，將配制好的污水通入微生物燃料電池中，每天更換一次處理液。分別分析進(jìn)、出水中COD和硝酸鹽氮的含量，評(píng) 價(jià)該系統(tǒng)的污水處理能力，具體結(jié)果見附圖3。實(shí)施例2 以單室型無(wú)質(zhì)子交換膜MFCs污水處理系統(tǒng)處理模擬城市污水為例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。(1)厭氧消化污泥和反硝化污泥的馴化、培養(yǎng)厭氧消化菌培養(yǎng)基配方(mg/L) (NH4) 2S0430, KH2P0430, KHC03500, MgS04200， FeCl3IOO, CaCl230，C6H1206500，NaN0340 ；反硝化菌培養(yǎng)基配方(mg/L) (NH4) 250460， KH2P0430, KHC03500, MgS04200, FeCl3IOO, CaCl230, C6H1206200, NaN03200。每升培養(yǎng)基添加微量元素液 1 2ml，微量元素液配方(g/L) =EDTA 50. 0 ；ZnS042. 2 ；CaCl25. 5 ；MnCl2 · 4H20 5. 06 ；FeSO4 · 7H20 5. 0 ； (NH4)6Mo7O2 · 4H201. 1 ；CuSO4 · 5Η201· 57 ；CoCl2 · 6Η201· 61。取污水處理廠二沉池或反硝化池的污泥接種到上述培養(yǎng)液中，分別進(jìn)行厭氧消化污泥(菌)和反硝化污泥(菌)的馴化、培養(yǎng)，控制培養(yǎng)液的PH在6. 5 7. 5之間，當(dāng)污泥的濃度達(dá)到3000 4000mg/L，且培養(yǎng)液中C6H12O6 (代表還原性有機(jī)污染物)和NaNO3 (代表氧化性含氮污染物)去除率保持穩(wěn)定時(shí)，表明微生物已經(jīng)馴化好了。(2)單室型無(wú)質(zhì)子交換膜的MFCs污水處理系統(tǒng)的構(gòu)建陽(yáng)極室和陰極室均是圓柱形有機(jī)玻璃，內(nèi)徑6cm，高10cm，兩端采用螺母加蓋固定。電極為80目的不銹鋼網(wǎng)(45mmX50mm)，使用前先用lmol/L的硫酸溶液浸泡約30s， 洗去表面的油污和雜質(zhì)等。分別接種馴化好的污泥懸浮液(接種量為電池體積的20 30%)到陽(yáng)極室和陰極室(此時(shí)，陽(yáng)極室和陰極室彼此獨(dú)立的)，下部用磁力攪拌器低速攪拌(IOOrpm)，等電極表面附著了均勻、牢固的生物膜，用培養(yǎng)液沖掉附著不牢的污泥，去掉陽(yáng)極室和陰極室沒(méi)有固定電極那端的蓋子，將陽(yáng)極室和陰極室對(duì)接在一起，使得陽(yáng)極室和陰極室連接成一個(gè)電極室(如附圖2)連接成電池系統(tǒng)，外接電阻為100歐。(3)污水處理效果的分析、考察采用去離子水配制處理廢水(mg/L):KH2P0430，KHC03500，MgS04200，CaCl230，NaN03200, (NH4)2S0460，F(xiàn)eCl3IOO, C6H1206500，調(diào)節(jié)廢水的 pH 為 7，添加總體積 10% 的磷酸緩沖溶液(PH = 7)，并用高純氮?dú)馀懦雒荛]系統(tǒng)內(nèi)的氧氣，將配制好的污水通入微生物燃料電池中，每天更換一次處理液。分別分析進(jìn)、出水中COD和硝酸鹽氮的含量，評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的污水處理能力，具體結(jié)果見附圖4。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于由電極、電極室、磁力攪拌器、待處理污水、外接電阻、蠕動(dòng)泵組成，其中采用易導(dǎo)電的材料作為電極，電極置于電極室中，去除還原性有機(jī)污染物的微生物在陽(yáng)極附著成膜，去除含氮污染物的微生物在陰極附著成膜，不用質(zhì)子交換膜分割陽(yáng)極室和陰極室，陽(yáng)極和陰極通過(guò)電極室內(nèi)污水的流動(dòng)進(jìn)行質(zhì)子傳遞，導(dǎo)線將兩極連接到外電阻上，構(gòu)成回路，并通過(guò)磁力攪拌器的攪拌作用促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)液體流動(dòng)加強(qiáng)傳質(zhì)過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于彼此分開的陽(yáng)極室和陰極室分別接種去除還原性有機(jī)污染物的微生物和去除含氮污染物的微生物，微生物在電極上附著成膜后，將兩個(gè)電極室接通使之成為一個(gè)電極室，或?qū)蓸O置于同一電極室內(nèi)，為單室型結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，其特征在于彼此分開的陽(yáng)極室和陰極室分別接種去除還原性有機(jī)污染物的微生物和去除含氮污染物的微生物，微生物在電極上附著成膜后，通過(guò)軟管連接陽(yáng)極室和陰極室，使待處理污水得到循環(huán)、流動(dòng)，為雙室型結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求1所述的微生物燃料電池去除污水中還原性和含氮類污染物方法，其特征在于具體操作步驟如下(1)無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)的構(gòu)建由電極、電極室、磁力攪拌器、待處理污水、外接電阻、蠕動(dòng)泵組成該污水處理系統(tǒng)，其中采用易導(dǎo)電的材料作為電極， 電極置于電極室中，通過(guò)導(dǎo)線將兩極連接到外電阻上，構(gòu)成回路，通過(guò)磁力攪拌器的攪拌作用促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)液體流動(dòng)加強(qiáng)傳質(zhì)過(guò)程。(2)分別配制去除還原性有機(jī)污染物微生物培養(yǎng)基和去除含氮污染物微生物培養(yǎng)基，其中去除還原性有機(jī)污染物微生物培養(yǎng)基的配方為(NH4)2S0430mg/L，KH2P0430mg/ L, KHC03500mg/L, MgS04200mg/L, FeCl3100mg/L, CaCl230mg/L, C6H1206500mg/L, NaN0340mg/ L ；去除含氮污染物微生物培養(yǎng)基的配方為(NH4)2S0460mg/L，KH2P0430mg/L, KHC03500mg/ L, MgS04200mg/L, FeCl3100mg/L, CaCl230mg/L, C6H1206200mg/L, NaN03200mg/L ；每升培養(yǎng)基添加微量元素液1 anl，微量元素液配方EDTA50. Og/L ；ZnS042. 2g/L ；CaCl25. 5g/L ； MnCl2 · 4Η205· 06g/L ；FeSO4 · 7Η205· Og/L ； (NH4)6Mo7O2 · 4Η201· lg/L ；CuSO4. 5Η201· 57g/L ； CoCl2 · 6Η201· 61g/L。(3)取污水處理廠二沉池或反硝化池的污泥接種到上述O)的培養(yǎng)液中，分別進(jìn)行去除還原性有機(jī)污染物和含氮污染物所需微生物的馴化、培養(yǎng)，控制培養(yǎng)液的PH在6. 5 7. 5 之間，當(dāng)微生物的濃度達(dá)到3000 4000mg/L，且培養(yǎng)液中C6H12O6和NaNO3去除率保持穩(wěn)定時(shí)，表明微生物已馴化好。(4)接種馴化好的微生物懸浮液到無(wú)質(zhì)子交換膜的微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)中， 接種量為電池體積的20 30%，去除還原性有機(jī)污染物的微生物接種到陽(yáng)極，去除含氮污染物的微生物接種到陰極，此時(shí)陽(yáng)極室和陰極室是獨(dú)立、分開的，使微生物在電極表面附著形成微生物膜后，可以分別構(gòu)成單室型和雙室型污水處理系統(tǒng)，連接電極的外電路連接到電阻上；(5)將待處理污水的pH調(diào)節(jié)至7士 0. 2后，添加pH = 7的磷酸緩沖溶液，所添加的磷酸緩沖溶液的量為總體積的10%，并用高純氮?dú)馀懦雒荛]系統(tǒng)內(nèi)的氧氣，將加好磷酸緩沖液的待處理污水作為導(dǎo)電溶液通入(1)所述的無(wú)質(zhì)子交換膜的微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，使陽(yáng)極和陰極通過(guò)導(dǎo)電溶液進(jìn)行質(zhì)子傳遞，通過(guò)控制水力停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)需要達(dá)到的處理效果，并采用攪拌的方法加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)處理液的循環(huán)以促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程。(6)采用萬(wàn)用表測(cè)量電池兩端的開路電壓，對(duì)處理水流出液的還原性有機(jī)物、氨態(tài)氮、 亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的污水處理效果，其中還原性有機(jī)物以 COD含量來(lái)表 示。
全文摘要
本發(fā)明構(gòu)建無(wú)質(zhì)子交換膜的微生物燃料電池污水處理系統(tǒng)，耦合陽(yáng)極氧化和陰極還原作用，通過(guò)促進(jìn)電子、質(zhì)子傳遞，提供一種同時(shí)、高效去除污水中還原性有機(jī)污染物和含氮類污染物的方法。通過(guò)馴化、培養(yǎng)去除污染物所需的微生物，分別在無(wú)質(zhì)子交換膜微生物燃料電池的陽(yáng)極和陰極上附著成膜，利用陽(yáng)極微生物的氧化作用去除還原性有機(jī)污染物，產(chǎn)生的電子通過(guò)連接電極的外電路傳遞給陰極，促進(jìn)陰極微生物去除氧化性污染物。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102249424SQ201110084199
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者烏云娜, 冉春秋, 安曉雯, 崔玉波, 趙不調(diào), 趙芾 申請(qǐng)人:大連民族學(xué)院