[发明专利]一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置及方法

权利要求书

1.一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，包括微生物燃料电池(A)和电解池(B)，微生物燃料电池(A)设有碳毡阳极(3)、空气阴极(10)、电池排气口(7)、电池出水口(2)和电池进水口(6)，碳毡阳极(3)上附着有产电微生物；电解池(B)设有电解池进水口(14)、电解池出水口(16)、电解池排气口(15)、铁阳极(12)和碳棒阴极(17)，电解池(B)中还设有反硝化颗粒污泥，铁阳极(12)外部罩有微孔滤膜收集装置(13)；碳毡阳极(3)通过导线(8)与碳棒阴极(17)连接，空气阴极(10)通过导线(8)与铁阳极(12)连接；电池出水口(2)与电解池进水口(14)连通。

2.根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，微生物燃料电池(A)包括电池外壳(5-1)，碳毡阳极(3)设置于电池外壳(5-1)的内腔中，空气阴极(10)设置在电池外壳(5-1)的侧面，电池出水口(2)和电池进水口(6)设置于电池外壳(5-1)上与空气阴极(10)相对的另一侧面，电池排气口(7)设置于电池外壳(5-1)的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，电池进水口(6)的水平高度低于电池出水口(2)的水平高度。

4.根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，电解池(B)包括电解池外壳(5-2)，铁阳极(12)和碳棒阴极(17)设置于电解池外壳(5-2)的内腔中，电解池进水口(14)设置在电解池外壳(5-2)上靠近铁阳极(12)的侧面，电解池出水口(16)设置在电解池外壳(5-2)上靠近碳棒阴极(17)的侧面，电解池排气口(15)设置于电解池外壳(5-2)的顶部。

5.根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，电解池出水口(16)的水平高度低于电解池进水口(14)的水平高度。

6.根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，微孔滤膜收集装置(13)采用收集袋，收集袋材质采用0.22微米微孔滤膜。

7.根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置，其特征在于，微生物燃料电池(A)和电解池(B)容积比为(0.95～1.05):1。

8.一种利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的方法，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的利用生物电化学系统进行废水同步除碳脱氮除磷的装置进行，包括如下过程：

将含有COD、N和P的废水从电池进水口(6)通入微生物燃料电池(A)的内腔，微生物燃料电池(A)的碳毡阳极(3)和空气阴极(10)对废水中的COD进行除碳处理，产生的二氧化碳气体从电池排气口(7)排出，同时产生的电能供给电解池(B)；经过微生物燃料电池(A)处理过的废水从微生物燃料电池(A)的内腔经电池出水口(2)和电解池进水口(14)通入电解池(B)的内腔；电解池(B)的铁阳极(12)和碳棒阴极(17)利用微生物燃料电池(A)中碳毡阳极(3)和空气阴极(10)产生的电能对经微生物燃料电池(A)除碳后的废水进行脱氮除磷，铁阳极(12)进行电解反应产生的二价铁离子作为除磷的絮凝剂以及反硝化颗粒污泥脱氮的电子供体完成废水脱氮除磷处理，反硝化颗粒污泥利用产生的二价铁作为电子供体，硝酸盐作为电子受体进行铁型自养反硝化，生成三价铁及NO，实现脱氮；废水中的磷酸盐与二价铁反应生成蓝铁矿沉淀，实现除磷，形成的蓝铁矿沉淀收集于微孔滤膜收集装置(13)中；脱氮除磷后的废水从电解池出水口(16)排出。