[实用新型]一种用于污水处理的生物电化学装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物电化学技术领域，涉及一种用于污水处理的生物电化学 装置。

背景技术

面对能源危机与环境污染的双重挑战，传统的高耗能污水处理技术难以契合 可持续发展的趋势，而微生物燃料电池(Microbialfuelcells,MFCs)作为一种可持 续的污水处理技术，可利用各种污水中的有机物作为燃料，具有污染物处理与能源 回收的双重功能，这使得微生物燃料电池引起了学术研究学者的极大兴趣。在MFC 中微生物被用于系统的产电，同时还能实现有机物或废物的生物降解。

小球藻(Chlorellaspp.)是一类普生性单细胞绿藻，属于绿藻门(Chlorphyta)， 早在20亿年前就出现在地球上。小球藻可在自养条件下利用光能和二氧化碳，同 时吸收氮、磷进行正常的自养生长，也可在异养培养条件下利用有机碳源进行生长 和繁殖，并能吸收重金属物质，又由于其种类繁多，在淡水、海水中均有分布，且 易于培养，生长速度快，所以已经被越来越多地运用于污水处理领域。

授权公告号为CN101764241B的中国专利公开了一种藻类阴极双室微生物燃 料电池，将藻类悬浮在阴极电解液中，相较于附着在电极上增加了藻类的生物量， 充分利用了光源。但相较于直接将藻类附着在电极上，这种构型无法将藻类光合作 用产生的电子充分传递到外电路形成回路，对MFC的电能输出没有利处；且双室 的构造需要质子交换膜，无形中增大了装置的成本；悬浮型藻类的设计也让出水中 藻类的去除成为一大难题。

另，授权公告号为CN104112868B的中国专利公开了一种单室无介体藻类微 生物燃料电池，将藻类微生物悬浮液加入到玻璃容器中，在玻璃容器中插入阳极和 阴极碳棒，硝酸纤维素涂布于阴极碳棒上以防止藻类的附着，利用藻类光合作用产 生的氧气作为电子受体。这种构型结构简单，无需质子交换膜和电子中介体，但是 单纯用藻类来处理有机污水，对于污水中有机物的高效去除难以达到。

然而，上述专利均只利用了单一藻类，无法避免藻类在夜晚时无法进行光合作 用，使得污水处理缺少电子受体的缺点，同时，对于外部进水流量及污染物浓度的 变化也没有相应的调节机制。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简 单，经济实用，可进行模块化组合，基于藻类、兼性厌氧菌及空气阴极协同作用的 用于污水处理的生物电化学装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于污水处理的生物电化学装置，包括模块反应腔体、设置在模块反应腔 体顶部的空气阴极、设置在模块反应腔体底部作为阳极的碳毡以及设置在空气阴极 与碳毡之间的碳刷，所述的模块反应腔体顶部两端分别设有进水口及出水口，并且 所述的模块反应腔体内部沿水流方向一下一上依次交替布设有多个挡板，所述的空 气阴极与碳毡相对设置，并且所述的碳毡上附着生长有兼性厌氧菌，所述的碳刷上 附着生长有藻类植物，所述的空气阴极通过外接电路与碳毡连接。

所述的装置还包括除藻过滤器，该除藻过滤器通过管路与模块反应腔体的出水 口相连通。

所述的碳刷沿模块反应腔体内壁垂直设置在碳毡上。

所述的碳刷底部设有金属杆，并通过金属杆与碳毡固定连接。

所述的模块反应腔体顶部两端分别设有凸起腔，所述的进水口、出水口均分别 通过凸起腔与模块反应腔体连通。

所述的挡板共设有4-8个，并且相邻两挡板的间距相等。

所述的进水口与出水口的高度相同，并且所述的进水口的高度大于空气阴极的 高度，这样可以使得进水可充满模块反应腔体，保证空气阴极与污水的充分接触， 提高空气阴极的有效利用面积；同时多个模块反应腔体堆叠时，可以给空气阴极留 出充分的暴露于空气中的空间。

所述的模块反应腔体的进水口处还可以设有蠕动泵，将污水导入模块反应腔 体。

所述的外接电路为设有可调电阻的外接电路，并且所述的可调电阻的阻值变化 范围为0-9999Ω。

所述的模块反应腔体的顶部、底部还分别设有用于将两模块反应腔体堆叠连接 的连接座。