[发明专利]用于污水处理的微生物电化学生物转盘

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，提供了一种用于污水处理的微生物电化学生物转盘。它包括三维载体、转轴和动力装置；三维载体设置在转轴上，转轴与动力装置连接；其特征在于：三维载体上附着有厌氧产电微生物膜和好氧微生物膜，其中，厌氧产电微生物膜生长在紧贴载体的内层，而好氧微生物膜生长在外层，包裹、保护厌氧产电微生物膜；所述的三维载体部分浸入污水中、部分暴露在空气中。该生物转盘内部的电子可以自传递，可协同去除水中的电子供体和电子受体，电子供体包括有机物和铵氮，电子受体包括硝酸氮、亚硝酸氮、硫酸根和重金属离子。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的微生物电化学生物转盘。

背景技术

水是一切生物和人类赖以生存的基础。随着我国城市化和工业化进程的加快，水污染的范围和程度日益扩大和加深，已成为制约社会、经济和环境可持续发展的主要因素。为了解决水污染问题，污水处理技术应运而生。

常用的市政和工业废水处理技术主要包含两个过程：(1)好氧生物处理，去除污水中废弃有机物(化学需氧量，COD)，如活性污泥法、生物膜法等；(2)厌氧反硝化去氮和厌氧消化去除污泥。它普遍具有能耗大、成本高、流程长和占地面积大等缺点。

微生物电化学技术(Microbial electrochemical technologies,METs)，如微生物燃料电池(MFC)，是一种新型的污水处理技术，它可以在去除水中污染物的同时，回收部分能源或资源。以MFC为例，污水中的废弃有机物可以作为产电微生物的底物在阳极被氧化去除，污水中的硝酸根、硫酸、重金属离子在阴极被还原去除。因此，MET被认为是一种新型的污水处理资源化技术。然而，这些METs用于实际的污水处理受到了极大的限制，主要表现在以下几方面：(1)METs在处理实际污水时性能较低，以处市政污水为燃料时，MFC最高的产电功率只有约1.5W m^-2；主要原因包括较低的污水电导率(约1mS/cm)和较低的有机物浓度、空气阴极的生物污染和盐沉积以及阳极的质子和阴极的氢氧根累积。而且，通过串联提高MFC的电压输出时还面临电压反转的问题。较低的性能通常带来低的去污效率。(2) MFC等MET装置，通常包含阳极和阴极，由于所需环境的差异在它们中间需要用隔膜隔开，这些都将给METs带来较高的材料和运行成本。(3)METs的阳极需要比较严格的厌氧环境以提高产电微生物的产电性能，因此难以直接与传统的好氧微生物处理系统相融合。

现有技术参考文献：公开号为CN107134585A的发明专利申请文献；授权公告号为CN101817587B的发明专利；授权公告号为CN101935134B的发明专利。

授权公告号为CN101817587B的发明专利公开了旋转生物阴极微生物燃料电池，反应器底部设有附着有产电菌的阳极，以有机物或无机物作为阳极燃料，降解的同时产生质子和电子；驯化的生物阴极生物膜分为外部好氧层，内部厌氧层，外部短程硝化，内部以电极为电子供体反硝化；利用电机带动阴极旋转，并控制阴极浸没在水中的比例。这种旋转生物阴极微生物燃料电池需要采用两个电极，即阳极和阴极，通常需要用隔膜将阳极和阴极隔开，阳极上附着厌氧产电菌的阳极，旋转阴极的内部是厌氧层、外部是好氧层。其主要利用生长在阴极外层的好氧硝化菌完成氨氮的短程硝化，阴极内层生物膜以亚硝酸氮及硝酸氮为电子受体，外电极为电子供体，反硝化脱氮。

授权公告号为CN101935134B发明专利公开的是一种生物转盘污水处理设备，包括好氧生物转盘处理装置、厌氧生物转盘处理装置和过滤装置。其将好氧微生物转盘、厌氧微生物转盘以及过滤装置有机组合形成的一体化设备，但不涉及微生物电化学过程。

发明内容

为了改进现有的生物转盘污水处理设备，本发明提供一种用于污水处理的微生物电化学生物转盘。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：