本發(fā)明屬于污廢水處理技術領域，特別是涉及一種An-O處理污水的產電裝置。

背景技術：

傳統(tǒng)污水處理磷技術有化學除磷法和生物除磷法，而An-O工藝是其生物除磷法的典型代表，同時也是污水處理廠除磷的常用工藝，污水在流經兩個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機物、磷得到去除，具有工藝流程簡單、易于運行管理、水力停留時間短、出水水質好和剩余污泥含磷量高等優(yōu)點。但是，人們在去除污水中可被微生物降解的有機物時，卻忽略了其潛在的化學能和可回收利用的價值，造成了一定的資源浪費，甚至需要為此耗費大量的能量。微生物燃料電池是利用微生物的催化作用降解污水中的有機物，將化學能直接轉化為電能的新型反應器，剛好彌補了這一損失,但微生物燃料電池對降低污水中的磷等污染物無明顯去除效果，而An-O工藝在這方面很有優(yōu)勢。有關An-O工藝與微生物燃料電池耦合的研究在國內外還屬于空白領域，耦合裝置成功運行后，在處理污水的同時產生穩(wěn)定的電能，具有很高的理論和應用價值。

技術實現要素：

針對上述存在的技術問題，為了克服An-O工藝在處理污水的過程中造成的大量有機能源浪費和全球可再生綠色能源危機的問題，以及增強微生物燃料電池對污水中的磷等污染物的去除效果，本發(fā)明提供一種An-O處理污水的產電裝置，該裝置不僅能夠降低污水中COD和TP的濃度從而凈化污水，而且能夠利用微生物的催化作用產生電能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種除磷產電裝置，將An-O工藝與微生物燃料電池耦合，包括依次連接的水箱、厭氧池、好氧池和沉淀池，厭氧池和好氧池之間設置質子交換膜間隔，其中厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別通過富集有大量微生物的碳氈電極以及銅導線外接電阻箱，形成閉合回路，并連接數據采集卡記錄相關數據，厭氧池和沉淀池之間通過回流污泥管路連接，沉淀池上還設有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產生電能，實現An-O工藝與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。

進一步地，所述厭氧池設頂蓋，內置攪拌裝置。

進一步地，所述好氧池內設曝氣裝置。

進一步地，所述回流污泥管路、水箱和厭氧池間的進水管路上均設有水泵。

進一步地，所述厭氧池、好氧池和沉淀池的底部均為倒錐形狀，底部出口均設有排水閥。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明利用傳統(tǒng)An-O工藝與微生物燃料電池耦合工藝處理污廢水，可以在降低污廢水中的COD和TN濃度的同時產生了穩(wěn)定的電壓值，既有效的處理了污廢水中的污染物，又產生了綠色環(huán)保的電能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明的工作原理圖。

圖3是本發(fā)明的產電部分構造原理圖。

圖中：1.水箱，2.厭氧池，3.好氧池，4.數據采集卡，5.電阻箱，6.沉淀池，7.出水管，8.回流污泥管路，9.剩余污泥管路，10.泵，11.質子交換膜，12.陽極，13.陰極，14.導線，15.萬用表。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

實施例：如圖1所示，本發(fā)明包括依次連接的進水水箱1、厭氧池2、好氧池3和沉淀池6，厭氧池2和好氧池3之間由質子交換膜隔開，其中厭氧池2作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池3作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別通過碳氈電極以及銅導線外接電阻箱，形成閉合回路，并用數據采集卡4記錄相關數據，厭氧池2和沉淀池6之間通過回流污泥管路8連接，沉淀池6上還設有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產生電能，實現An-O工藝與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。

所述水箱1和厭氧池2間的進水管路和污泥回流管路8上均連接有泵；厭氧池2設頂蓋，內設有攪拌器攪拌從而使泥水混合均勻，好氧池3內設曝氣裝置；所述厭氧池2、好氧池3和沉淀池6的底部均為倒錐形狀，底部出口均設有排水閥。

本發(fā)明在處理污廢水的過程中，利用An-O工藝降低污廢水中COD和TP的濃度，凈化污水，將厭氧池2作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池3作為微生物燃料電池的陰極室，中間由質子交換膜隔開，陽極室和陰極室分別通過富集有大量微生物的碳氈電極以及銅導線外接電阻箱5，形成閉合回路，并用數據采集4卡記錄相關數據，以厭氧、好氧相結合的An-O工藝為基礎，在處理污廢水的同時，產生一定的電能，實現An-O與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。本發(fā)明在運行期間污廢水中COD和總磷的指標分別為300mg/L和10mg/L左右，控制厭氧池2和好氧池3的溶解氧濃度分別為0.2mg/L和1.0-2.0mg/L，陰極室的好氧池3的水溫控制在30～35℃,污泥濃度(MLSS)控制在2700～3000mg/L左右。污廢水首先輸送至厭氧池(陽極室)與回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵細菌的作用下部分易生物降解大分子有機物被轉化為小分子的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收這些小分子有機物合成PHB并儲存在細胞內，同時將細胞內聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到水中，釋放的能量可供專性好氧的聚磷菌在厭氧的壓抑環(huán)境下維持生存；同時，有機物在產電微生物作用下分解并釋放出電子 和質子，電子通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜11傳遞到陰極。隨后污水進入好氧池(陰極室)時，有機物濃度已很低，聚磷菌主要是靠分解體內儲存的PHB來獲得能量供自身生長繁殖，同時超量吸收水中的溶解性磷，以聚磷酸鹽的形式儲存在體內，經過沉淀，將含磷高的污泥從水中分離出來，達到除磷的效果；陽極產生的電子通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到陰極，氧化劑(O₂)在陰極得到電子被還原與質子結合成水。陰陽極由銅導線連接，形成外電路，進而形成電勢差。在啟動運行期間需要連續(xù)檢測反應過程中的COD、TP的濃度變化以及產電情況。

在圖2中，裝置整體形狀為矩形，裝置中各個反應器的底部為倒錐形狀，設有排水閥。裝置在啟動運行過程中,試驗的進水和污泥回流均采用泵輸送，其余水流均按重力流運轉,依次經過厭氧池2(陽極室)、好氧池3(陰極室)和沉淀池6，對污水進行凈化處理。

如圖3所示，為本實用新型裝置的產電部分構造原理圖，陽極室(厭氧池)與陰極室(好氧池)在空間上相鄰，中間由質子交換膜11隔開，陰、陽極所用電極材料為富集有大量微生物的碳氈，由銅導線連接，外接電阻箱5和數據采集卡4。