[实用新型]一种具有整体污泥收集装置的微生物电化学系统

说明书

本实用新型公开一种具有整体污泥收集装置的微生物电化学系统，包括阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室的底部设置有污泥收集装置，所述阳极室、阴极室和污泥收集装置互相连通，污水从阳极室折流进入阴极室。通过对剩余污泥进行整体收集，能避免在多模块生物阴极微生物电化学系统中设立分别针对阴阳极阵列污泥的大量收集单元，同时也便于后续污泥的集中处理。

技术领域

本实用新型属于污泥处理技术领域，具体涉及一种具有整体污泥收集装置的微生物电化学系统。

背景技术

微生物电化学系统以微生物为载体或催化剂，以此来促进电池阳极的氧化反应或阴极的还原反应，在能源与资源回收利用及环境污染修复等方面展现出独有的特色。生物阴极型微生物电化学系统主要是依据附着在阴极表面的自养或异养微生物，以电极作为电子供体和能量来源，利用无机碳源和氮源通过自身的新陈代谢还原氧气或其他具有较强氧化性的物质，并同时利用从阳极迁移过来的质子供给自身生长。典型的生物阴极微生物电化学系统为双室构型，在阴阳极室间插入分隔材料，使两极室间形成一定的COD(化学需氧量)梯度和DO(溶解氧)梯度。典型的生物阴极微生物电化学系统如图1所示。

传统的分隔材料多采用离子或质子交换膜，但离子/质子交换膜价格昂贵，不适于应用。以大孔径多孔材料作为基体，在水处理设备中自生微生物层形成微生物隔膜，这层膜兼具阻隔氧气与COD在极室间直接扩散的特点，并允许阴阳离子直接透过，可以达到与离子交换膜相同的功能。在具有微生物隔膜的生物阴极微生物电化学系统(图2)中，污水进入厌氧的阳极室，阳极降解大部分COD，阳极出水横向穿过微生物隔膜渗流进入阴极室，阴极室一般通过曝气的方式维持好氧的环境并进一步降低阳极室出水中的少量COD。该系统解决了阴阳极室间的传质与扩散问题，且降低了系统的成本，对于实际应用表现出优势，但仍存在一些不足。

微生物隔膜中的生物膜处于脱落与再生的动态平衡中，脱落的生物膜会进入阴阳极室，形成污泥，特别是在好氧型生物阴极系统中，虽然阴极微生物只降解来自阳极室的少量COD，但在溶解氧充足的条件下，好氧微生物代谢旺盛会产生较多的生物质，最终形成大量剩余污泥，产生的污泥可能影响出水水质，甚至引起系统内部或系统管道的堵塞，因此，在实际应用中，系统剩余污泥的排放不容忽视。

然而，在目前生物阴极微生物电化学系统中，鲜有对系统污泥进行收集和排放的装置，对电极或极室中多余生物膜(剩余污泥)的方式，大多是采取将电极取出去除生物膜，或者将污泥留存在各自相对隔离的电极室中。人工干预对反应器和电极进行冲刷或刮膜的方式，这样的方式对系统是破坏性的，不利于系统连续稳定操作，对大型化的系统来说不便于操作。而将污泥留在彼此独立的电极室中则对污泥的进一步收集和处理带来挑战。收集污泥需要对各个狭窄电极室设置污泥收集管，结构复杂同时容易堵塞失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，针对目前生物阴极微生物电化学系统两极室完全分隔导致的阴阳极污泥收集不便问题，通过改变污水在系统中的流动模式，以及在阴阳极室底部增设整体的污泥收集装置，实现同时收集阴、阳极室及微生物分隔材料上产生的污泥。本实用新型提供一种具有整体污泥收集装置的微生物电化学系统。该系统中通过直接在阴阳极室底部设置跨越阴阳极室的污泥收集装置，避免了设置多余的污泥收集系统，结构简单，便于实际应用。由于增设的污泥收集装置，系统形成了折流的污水流动模式，减小系统的水头损失。同时污泥的良好收集也可以防止污泥在系统中的淤积导致内部堵塞。

本实用新型的技术方案是：一种具有整体污泥收集装置的微生物电化学系统，包括阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室的底部设置有污泥收集装置，所述阳极室、阴极室和污泥收集装置互相连通。

优选的，污水从阳极室折流进入阴极室。

优选的，所述污泥收集装置的形状与所述阳极室和阴极室的底部形状相契合。

优选的，所述污泥收集装置的形状为正方体、长方体、圆锥体或棱锥体中的任一种。