CN110746034A - 一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 - Google Patents
一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110746034A CN110746034A CN201910671155.0A CN201910671155A CN110746034A CN 110746034 A CN110746034 A CN 110746034A CN 201910671155 A CN201910671155 A CN 201910671155A CN 110746034 A CN110746034 A CN 110746034A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- keel
- desalting
- chamber
- circular
- top cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/005—Combined electrochemical biological processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
本发明属于污水处理领域,特别是一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法。包括圆形顶盖、圆形带支腿底座,圆形顶盖下表面和圆形带支腿底座上表面均设置有四圈圆形沟槽,每一圈沟槽内均设置相应直径的圆柱形镂空龙骨;从外到内的龙骨内侧分别固定的有碳布,阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜,将脱盐装置由外到内分为空气阴极,脱盐室Ⅰ,浓缩室,脱盐室Ⅱ,阳极室;在每个室相对应区域的下方,圆形带支腿底座均设置有进水口,圆形顶盖上设有出水口。本发明将堆栈式和上流式微生物脱盐电池相结合,汲取了两种反应器构型的优点,降低了传质阻力的同时,提升了反应器处理废水的能力。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,特别是一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法。
背景技术
近几年,随着我国高速发展,工业生产中,对于脱盐水的利用愈来愈多,目前工业中广泛应用的脱盐技术主要有热分离,膜分离和电化学分离三类,热分离技术主要包括多级闪蒸、多级蒸馏、压气蒸馏和膜蒸馏,膜分离技术主要包括反渗透和纳滤,而电化学分离主要包括电渗析和电容除盐,这些传统工艺均需要大量能量输入,虽然脱盐程度较为彻底,但是运行成本昂贵,经济效益较差。根据资料显示,脱盐水主要被用于工业生产中的低端回用水,这一类水处理的目的仅仅在于盐分一定程度的削减,并不需要进行过度的脱盐处理即可使用。微生物脱盐电池MDC是以微生物燃料电池为基础的新兴技术,通过阴阳极电子的流动,在没有任何外加压力和电场的条件下淡化了废水,同时还产生了电能,与传统脱盐工艺相比,微生物脱盐电池虽然达不到传统工艺的处理程度,但是经过处理后的含盐盐废水能够达到回用水标准,同时无需外加电力或压力,处理成本较低,经济效益较好。
微生物脱盐电池MDC的概念于2009年被首次提出,在之后的几年内科研人员又分别提出了上流式脱盐电池UMDC和堆栈式脱盐电池SMDC的概念。UMDC在设计上采用了桶状的上流式构型,具有增大膜面积,减小传质阻力的特点,可以在一定程度上提高脱盐效率,当外电阻1Ω的情况下,可以达到7.5gTDS/(L`d)的脱盐速率以及30.8W/m3的输出功率。SMDC则在设计上采用了较为传统的方形室,但是开创性的采用了类似电路中串联的方式,将多个脱盐室串联在一起,同时引入了电渗析的概念,使得在一个电子转移的时候,可以使数倍于电子数的离子分开,增强了脱盐效果,除盐速率是传统单个除盐室MDC的1.4倍。然而各类MDC依然存在各种各样的问题,例如:PH及电导率的变化会对MDC性能产生较大影响,MDC中使用后的膜不易处理存在污染问题,各类反应器构型仍有各种各样的问题,具有巨大的提升空间。微生物脱盐电池具有巨大潜力,将反应器构型进行改进,可以进一步提升反应器的性能,提高脱盐效率,同时可以降低成本。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置,包括圆形顶盖、圆形带支腿底座,所述圆形顶盖下表面和圆形带支腿底座上表面均设置有四圈圆形沟槽,每一圈沟槽内均设置相应直径的圆柱形镂空龙骨;
从外到内的龙骨内侧分别固定的有碳布,阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜,将脱盐装置由外到内分为空气阴极,脱盐室Ⅰ,浓缩室,脱盐室Ⅱ,阳极室;在阳极室内加入充分吸收污泥且固定有碳棒的碳毡;
在每个室相对应区域的下方,圆形带支腿底座均设置有进水口,圆形顶盖上设有出水口。
进一步的,所述圆形顶盖、圆形带支腿底座和龙骨的材质为全有机玻璃结构。
进一步的,所述圆柱形镂空龙骨由外到内分为龙骨Ⅰ,龙骨Ⅱ,龙骨Ⅲ和龙骨Ⅳ,所述龙骨Ⅰ,龙骨Ⅱ,龙骨Ⅲ和龙骨Ⅳ的厚度与相应沟槽的宽度相匹配。
进一步的,所述圆形顶盖和圆形带支腿底座的直径大于龙骨Ⅰ的直径,所述圆形顶盖和圆形带支腿底座龙骨Ⅰ外侧均匀分布有多个预留长条螺丝孔,长条螺丝穿过预留长条螺丝孔将圆形顶盖和圆形带支腿底座进行固定。
进一步的,所述圆形带支腿底座的底部均匀设置有多个支腿。
进一步的,所述圆形顶盖中心设有小孔,用以在阳极室内固定碳棒。
进一步的,在圆形顶盖边缘夹入一根铂丝,将铂丝,外电路中的电流表、电压表、滑动变阻器以及碳棒相连,组成整个脱盐电池的电路。
一种利用上述脱盐装置进行脱盐的方法,包括如下步骤:
步骤(1):在龙骨Ⅰ内侧固定经过处理的碳布,用于空气阴极的传质,从外到内的龙骨Ⅱ,龙骨Ⅲ和龙骨Ⅳ内侧分别固定的是:阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜;
步骤(2):将龙骨和圆形带支腿底座通过沟槽固定在一起,在阳极室内加入充分吸收污泥且固定有碳棒的碳毡,通过阳极室顶部小孔进行固定;
步骤(3):阳极微生物需要使用以醋酸盐为碳源的合成水进行培养,连接外电路,培养至当外电路电阻为1000Ω的时候,阳极室可以提供600mV的电压,至此表面阳极室具有所需的脱盐能力,具备处理条件
步骤(4):对待处理废水进行初始盐度测定后将待处理废水分为两批,分别使用两个脱盐室进行脱盐处理,通过蠕动泵管将废水和上下进出水口连接,在外加蠕动泵的作用下,使废水在脱盐室内循环流动,定期测定废水盐度,与初始浓度进行计算,即可得到此反应器除盐能力。
进一步的,所述步骤(3)中的合成水为每升废水含有4g乙酸钠,0.15g氯化铵,0.5g氯化钠,0.015g硫酸镁,0.02g氯化钙,0.53g磷酸二氢钾,1.07g磷酸氢二钾,0.1g酵母提取物,微量元素1ml。
进一步的,所述步骤(4)中处理废水过程中在浓缩室上下也通过蠕动泵管和外部蠕动泵相连接,通过循环去离子水的方法来稀释浓缩室内的盐度,避免盐度过高而降低反应器脱盐效率。
本发明与现有技术相比,其显著优点如下:
(1)本发明将堆栈式微生物脱盐电池和上流式微生物脱盐电池相结合,汲取了两种反应器构型的优点,降低了传质阻力的同时,提升了反应器处理废水的能力,且整个反应器采用有机玻璃材质,极大程度降低了成本。
(2)本发明设计的USMDC反应装置,将UMDC技术和SMDC技术相耦合,采用自下而上的废水流动方式,使得整个反应器中的废水一直处于湍流状态,从而极大程度的降低了传质阻力,提升了反应器的传质效率。同时采用多个脱盐室串联的工艺设计,当电路中通过一个电子时,可以同时脱去两个盐分子,极大提升了反应器的脱盐效率。
(3)本反应装置采用空气阴极和微生物阳极相结合的架构方式,取代了传统MDC中阴极需要加入酸性溶液保持PH的复杂条件,既节省了成本,也使得使用后的阴阳离子膜更易处理,降低了后续处理成本。由于阴极采用空气阴极,阳极使用营养液打循环,可以在一定程度上减弱阴阳极PH变化对脱盐电池处理效率的影响,从而大大延长了MDC的寿命,为大规模,长时间使用MDC进行脱盐处理提供了可能。
(4)通过先行的阳极微生物培养,使得微生物脱盐和产电能力大幅增强,极大增加了库伦效率以及电荷转化率。通过计算库伦效率以及电荷转化率,根据进入废水的初始盐度,即可算出所需总库伦输入量,即为培养阳极微生物后续所需乙酸钠的量,从而可以精准控制乙酸钠的用量,也可使用部分废水处理液进行替代,从而达到对含盐废水经济且高效的处理效果,大幅降低了整体处理成本。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1本发明USMDC装置总体示意图,其中图(a)为主视图,图(b)为圆形顶盖的仰视图,图(c)为圆形带支腿底座的俯视图。
图2本发明USMDC中龙骨部分的示意图,其中图(a)为主视图,图(b)为左视图,图(c)为俯视图。
图3外接电路电阻分别为10Ω,50Ω,100Ω时电路中电流变化情况图。
图4外接电路电阻从0-500Ω变化时,整个反应装置最大电流变化情况图。
附图标记说明:
1-阳极室,2-脱盐室Ⅱ,3-浓缩室,4-脱盐室Ⅰ,5-圆形顶盖,6-圆形带支腿底座,7-龙骨Ⅰ,8-龙骨Ⅱ,9-龙骨Ⅲ,10-龙骨Ⅳ,11-脱盐室Ⅰ出水口,12-浓缩室出水口,13-脱盐室Ⅱ出水口,14-阳极室出水口,15-碳棒孔,16-脱盐室Ⅰ进水口,17-浓缩室进水口,18-脱盐室Ⅱ进水口,19-阳极室进水口,20-预留长条螺丝孔。
具体实施方式
本发明提供了一种新型构型的MDC反应器,通过将上流式UMDC与堆栈式SMDC相结合,建立新型上流堆栈式USMDC反应装置。结合上流式MDC的优点,使水流在竖直方向自下而上的流动,使得膜表面积增加,从而减小传质阻力,同时利用SMDC的特点,将脱盐室进行串联,从而达到既减小传质阻力且进一步提高脱盐效率的目的。
实现本发明目的技术解决方案是:
本发明的新型反应器本体分为上中下三部分,从下而上分别是圆形带支腿底座,龙骨和圆形顶盖,圆形顶盖和圆形带支腿底座半径相同,且大于最大半径的龙骨,整体为类圆柱体,在圆形带支腿底座上方和圆形顶盖下方均刻有数目且相对应的四条沟槽,沟槽呈圆环状均匀分布,每一圈沟壑都有相对应大小的龙骨,用以固定阴阳离子交换膜,从而达到分隔各室的作用。
所述的反应器本体材质采用全有机玻璃结构。
所述的圆形带支腿底座下方设置有分布均匀的三条柱状支腿,上方设置有四圈圆形沟槽,每一圈沟槽都可以和对应半径的龙骨相互契合,从而将反应器从外而内分成了空气阴极,脱盐室,浓缩室,脱盐室,阳极室,构建了整个反应器的传质体系。在每个室相对应区域的下方,圆形带支腿底座均设置有进水口,便于处理废水时将废水循环处理以及阳极微生物营养液的循环输送。圆形带支腿底座上还设置有6个均匀分布的圆孔,用于长条螺丝固定反应器。
所述的龙骨则是相当于内部以及四周镂空的圆柱,只留下了四周的侧壁,为了尽可能的提高接触面积,降低传质阻力,侧面也进行了镂空处理,将侧壁分成了尽可能大的三块空区域,每一块龙骨的厚度和圆形带支腿底座上方,圆形顶盖下方的沟壑宽度完全吻合,可以嵌入其中,起到固定,分隔,支撑的作用。同时在半径最大的龙骨内侧铺设一层经过处理的碳布,用于空气阴极的传质,提高整个反应器的传质效率,在其余每个龙骨的内侧固定好阴阳离子交换膜,用于起到分隔各室以及传质的作用。
所述的圆形顶盖在上部均匀的设置了6个圆孔,和圆形带支腿底座上的6个圆孔相对应,用于根长条螺丝对于反应器整体的固定,同时还设置了与底座相对应的环形沟槽,用于固定各个龙骨,与圆形支腿底座相对应的,在分隔出的各个室的上方均设置了出水口,用以在反应中废水的出水,使整个处理过程循环。同时在阳极室上方还额外设置了一个小孔,用以在阳极室内固定碳棒,后续实验时还会在圆形顶盖边缘夹入一根铂丝,将铂丝,外电路中的电流表,电压表,滑动变阻器等以及碳棒相连,即组成了整个脱盐电池的电路。
利用上述上流堆栈式微生物脱盐处理含盐废水的方法为:首先在半径最大的龙骨内侧固定经过处理的碳布,用于空气阴极的传质,接着在其余龙骨内侧分别固定阴阳离子交换膜,从外到内的龙骨内侧分别固定的是:碳布,阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜。随后将龙骨和圆形带支腿底座通过沟槽固定在一起,在阳极室内加入充分吸收污泥且固定有碳棒的碳毡,通过阳极室顶部小孔进行固定。进行实验前,阳极微生物需要使用以醋酸盐为碳源的合成水(每升废水含有4g乙酸钠,0.15g氯化铵,0.5g氯化钠,0.015g硫酸镁,0.02g氯化钙,0.53g磷酸二氢钾,1.07g磷酸氢二钾,0.1g酵母提取物,微量元素1ml)进行培养,,可将阳极室下方进水口封闭,将圆形顶盖进行组装,最后用6根长条螺丝将整个反应器固定,至此反应器具备处理能力。对待处理废水进行初始盐度测定后将待处理废水分为两批,分别使用两个脱盐室进行脱盐处理,通过蠕动泵管将废水和上下进出水口连接,在外加蠕动泵的作用下,使废水在脱盐室内循环流动,定期测定废水盐度,与初始浓度进行计算,即可得到此反应器除盐能力。处理废水过程中在浓缩室上下也通过蠕动泵管和外部蠕动泵相连接,通过循环去离子水的方法来稀释浓缩室内的盐度,避免盐度过高而降低反应器脱盐效率。
所述的反应器脱盐原理为:阳极微生物消耗好氧反应消耗有机物,有机物被氧化,阳极失去电子,进而脱盐室内的废水中的阴离子会通过阴离子交换膜进入阳极室,使得电荷平衡。同理当阳极失去电子时,空气阴极中氧气得到电子,价态降低,旁边脱盐室内的阳离子会通过阳离子交换膜进入阴极室使得电荷达到平衡。同时在两个脱盐室中,因为分别失去了一个阳离子和一个阴离子,其中剩下的阴离子和阳离子则会通过阴阳离子交换膜进入到两个脱盐室中间的浓缩室,从而达到最终的电荷平衡,达到脱盐的效果,同时通过电子转移也在整个电路中产生了外部电流。
实施例1:新型USMDC处理含盐废水,外接电阻为10Ω,50Ω,100Ω时,电流随着时间的变化。
本发明所采用的USMDC组合装置如图1所示,所述反应装置由圆形顶盖5,4块龙骨以及圆形带支腿底座6组装而成。实验开始前,首先对四个龙骨进行处理,每个龙骨的结构如图2,各个龙骨之间只有半径大小的区别。根据资料所示步骤,将碳布进行反复的刷洗烘烤处理,随后把碳布固定在半径最大的龙骨一7内侧,随后将阳离子交换膜固定在龙骨二8内侧,将阴离子交换膜固定在龙骨三9内侧,将阳离子交换膜固定在龙骨四10内侧。处理完全部龙骨后,将所有龙骨按照半径大小依次固定在圆形带支腿底座上的沟槽内,完成对各室的初步分隔。第二步将长时间浸泡于阳极微生物污泥中的碳毡放置在阳极室1中,为阳极提供反应所需微生物。第三步则是将圆形顶盖5通过沟壑与下方的龙骨相契合达到固定的效果,在固定的同时将一根铂丝卡在圆形顶盖和最外侧龙骨7的缝隙中,并将碳棒固定在圆形顶盖上预留的碳棒孔15内,并将滑动变阻器,电流表,电压表和铂丝,阳极室的碳棒连接在一起,组成电回路。最后通过圆形顶盖和圆形带支腿底座上预留的长条螺丝孔20将反应器整体通过长条螺丝进行固定,反应器组装完毕。
测定开始前,需先组装废水循环管路。通过蠕动泵管,将脱盐室一进水孔16和脱盐室一出水口11,脱盐室二进水口18和和脱盐室二出水口13这两组脱盐室进出水口与蠕动泵以及配置好的20g/LNacl的含盐废水连接在一起。同时将浓缩室进水口17和浓缩室出水口12与含有去离子水的烧杯,蠕动泵,连接在一起。废水循环管路组装完毕后,需要进行阳极微生物培养。首先将孔阳极室进水孔19,阳极室出水孔14,蠕动泵,以及配置好的阳极微生物营养液(每升营养液含有1.64g乙酸钠,4.4g磷酸二氢钾,3.4g磷酸氢二钾,1.5g氯化铵,0.1g氯化镁,0.1g氯化钙,0.1g氯化钾和10ml微量元素溶液)通过蠕动泵管连接在一起组成循环,待阳极室营养液循环组装完毕后,先通过电线将阳极室碳棒,龙骨外侧铂丝,滑动变阻器以及各种电表相连接,之后将阳极营养液循环打入阳极室,同时控制滑动变阻器使得外部电阻达到1000Ω。在此条件下培养一段时间后,当阳极微生物所提供的电压达到600mV时停止营养液循环,此时阳极微生物已经具备处理条件,将阳极室进水孔19和阳极室出水孔14用止水夹堵住后可以开始测定实验。
实验开始后,控制蠕动泵使含盐废水以5ml/min的速度同时进入两个脱盐室,每个脱盐室的HRT=12h,反应时间12h,每15min通过电流表记录电路中电流变化,并记录,最后绘制曲线。在其余条件不变的情况下,分别调节滑动变阻器,在外接电阻为10Ω,50Ω,100Ω的情况下进行实验可得到图1中的三条曲线,探究外接电阻变化对整个反应器长时间反应后效率的影响。
反应结束后运用去离子水反复通入各室进行清洗,以便不对下次实验造成浓度方面的影响。
由图2可见,在10Ω,50Ω,100Ω的情况下,外接电阻越小初始电流越大,但是随着时间迁移电路中电流下降的也越快,三组实验最后达到的电流数相差不大,说明在外接电阻单一变化的时候,外接电阻相对较小时候,电路整体功率输出会增大。
实施例2:
新型USMDC处理含盐废水,在其他条件相同的情况下,探究外接电阻变化对整个反应装置最大电流,即最大输出功率的影响。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所采用的USMDC组合装置如图1所示,所述反应装置由圆形顶盖5,4块龙骨以及圆形带支腿底座6组装而成。实验开始前,首先对四个龙骨进行处理,每个龙骨的结构如图2,各个龙骨之间只有半径大小的区别。根据资料所示步骤,将碳布进行反复的刷洗烘烤处理,随后把碳布固定在半径最大的龙骨7内侧,随后将阳离子交换膜固定在龙骨8内侧,将阴离子交换膜固定在龙骨9内侧,将阳离子交换膜固定在龙骨10内侧。处理完全部龙骨后,将所有龙骨按照半径大小依次固定在圆形带支腿底座上的沟槽内,完成对各室的初步分隔。第二步将长时间浸泡于阳极微生物污泥中的碳毡放置在阳极室1中,为阳极提供反应所需微生物。第三步则是将圆形顶盖5通过沟壑与下方的龙骨相契合达到固定的效果,在固定的同时将一根铂丝卡在圆形顶盖和最外侧龙骨7的缝隙中,并将碳棒固定在圆形顶盖上预留的碳棒孔15内,并将滑动变阻器,电流表,电压表和铂丝,阳极室的碳棒连接在一起,组成电回路。最后通过圆形顶盖和圆形带支腿底座上预留的长条螺丝孔20将反应器整体通过长条螺丝进行固定,反应器组装完毕。
测定开始前,需先组装废水循环管路。通过蠕动泵管,将脱盐室一进水孔16和脱盐室一出水口11,脱盐室二进水口18和和脱盐室二出水口13这两组脱盐室进出水口与蠕动泵以及配置好的20g/LNacl的含盐废水连接在一起。同时将浓缩室进水口17和浓缩室出水口12与含有去离子水的烧杯,蠕动泵,连接在一起。废水循环管路组装完毕后,需要进行阳极微生物培养。首先将孔阳极室进水孔19,阳极室出水孔14,蠕动泵,以及配置好的阳极微生物营养液(每升营养液含有1.64g乙酸钠,4.4g磷酸二氢钾,3.4g磷酸氢二钾,1.5g氯化铵,0.1g氯化镁,0.1g氯化钙,0.1g氯化钾和10ml微量元素溶液)通过蠕动泵管连接在一起组成循环,待阳极室营养液循环组装完毕后,先通过电线将阳极室碳棒,龙骨外侧铂丝,滑动变阻器以及各种电表相连接,之后将阳极营养液循环打入阳极室,同时控制滑动变阻器使得外部电阻达到1000Ω。在此条件下培养一段时间后,当阳极微生物所提供的电压达到600mV时停止营养液循环,此时阳极微生物已经具备处理条件,将阳极室进水孔19和阳极室出水孔14用止水夹堵住后可以开始测定实验。
实验开始后,调节滑动变阻器从0Ω到500Ω变化,由实例1中可得知电路中的最大电流均出现在实验刚开始时,所以只需记录外接电阻变化瞬时的电流即可,即可得到图3所示的最大电流变化曲线。
反应结束后运用去离子水反复通入各室进行清洗,以便不对下次实验造成浓度方面的影响。
由图3可见,在外接电路电阻过大时,实验中的最大电流随电阻增加而减小,通过实例1可知,外接电阻变化后最终得到的最低电流均相似,因此可以得知,初始最大电流最大的时候整体反应器的输出功率即最大,由图2可知,当外接电阻变小时,最大电流先是增大然后减小,推测得外接电阻过小时候,不足以充分激发微生物的最大能力,因此输出功率较小,当外接电阻过大时,已经完全超过了微生物的能力极限,因此最大电流下降,整体功率也下降。
Claims (10)
1.一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置,其特征在于,包括圆形顶盖(5)、圆形带支腿底座(6),所述圆形顶盖(5)下表面和圆形带支腿底座(6)上表面均设置有四圈圆形沟槽,每一圈沟槽内均设置相应直径的圆柱形镂空龙骨;
从外到内的龙骨内侧分别固定的有碳布,阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜,将脱盐装置由外到内分为空气阴极,脱盐室Ⅰ(4),浓缩室(3),脱盐室Ⅱ(2),阳极室(1);在阳极室(1)内加入充分吸收污泥且固定有碳棒的碳毡;
在每个室相对应区域的下方,圆形带支腿底座(6)均设置有进水口,圆形顶盖(5)上设有出水口。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述圆形顶盖(5)、圆形带支腿底座(6)和龙骨的材质为全有机玻璃结构。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述圆柱形镂空龙骨由外到内分为龙骨Ⅰ(7),龙骨Ⅱ(8),龙骨Ⅲ(9)和龙骨Ⅳ(10),所述龙骨Ⅰ(7),龙骨Ⅱ(8),龙骨Ⅲ(9)和龙骨Ⅳ(10)的厚度与相应沟槽的宽度相匹配。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述圆形顶盖(5)和圆形带支腿底座(6)的直径大于龙骨Ⅰ(7)的直径,所述圆形顶盖(5)和圆形带支腿底座(6)龙骨Ⅰ(7)外侧均匀分布有多个预留长条螺丝孔(20),长条螺丝穿过预留长条螺丝孔(20)将圆形顶盖(5)和圆形带支腿底座(6)进行固定。
5.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述圆形带支腿底座(6)的底部均匀设置有多个支腿。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述圆形顶盖(5)中心设有小孔,用以在阳极室(1)内固定碳棒。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在圆形顶盖(5)边缘夹入一根铂丝,将铂丝,外电路中的电流表、电压表、滑动变阻器以及碳棒相连,组成整个脱盐电池的电路。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述脱盐装置进行脱盐的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1):在龙骨Ⅰ(7)内侧固定经过处理的碳布,用于空气阴极的传质,从外到内的龙骨Ⅱ(8),龙骨Ⅲ(9)和龙骨Ⅳ(10)内侧分别固定的是:阳离子交换膜,阴离子交换膜,阳离子交换膜;
步骤(2):将龙骨和圆形带支腿底座(6)通过沟槽固定在一起,在阳极室(1)内加入充分吸收污泥且固定有碳棒的碳毡,通过阳极室(1)顶部小孔进行固定;
步骤(3):阳极微生物需要使用以醋酸盐为碳源的合成水进行培养,连接外电路,培养至当外电路电阻为1000Ω的时候,阳极室可以提供600mV的电压,至此表面阳极室具有所需的脱盐能力,具备处理条件
步骤(4):对待处理废水进行初始盐度测定后将待处理废水分为两批,分别使用两个脱盐室进行脱盐处理,通过蠕动泵管将废水和上下进出水口连接,在外加蠕动泵的作用下,使废水在脱盐室内循环流动,定期测定废水盐度,与初始浓度进行计算,即可得到此反应器除盐能力。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤(3)中的合成水为每升废水含有4g乙酸钠,0.15g氯化铵,0.5g氯化钠,0.015g硫酸镁,0.02g氯化钙,0.53g磷酸二氢钾,1.07g磷酸氢二钾,0.1g酵母提取物,微量元素1ml。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤(4)中处理废水过程中在浓缩室上下也通过蠕动泵管和外部蠕动泵相连接,通过循环去离子水的方法来稀释浓缩室内的盐度,避免盐度过高而降低反应器脱盐效率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910671155.0A CN110746034A (zh) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910671155.0A CN110746034A (zh) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110746034A true CN110746034A (zh) | 2020-02-04 |
Family
ID=69275834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910671155.0A Pending CN110746034A (zh) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | 一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110746034A (zh) |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101702440A (zh) * | 2009-10-29 | 2010-05-05 | 浙江大学 | 无金属催化剂的单室微生物燃料电池 |
CN102263278A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-11-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于同步产电脱盐的连续流微生物燃料电池及电池组 |
KR20130019640A (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-27 | 광주과학기술원 | 생물학적 전기화학 전지를 이용한 해수 담수화 및 과산화수소 제조 방법 |
CN104150681A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-11-19 | 清华大学 | 一种用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器 |
CN105836873A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-10 | 清华大学 | 一种微生物电池 |
CN106554078A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-04-05 | 南京理工大学 | 一种利用微电流调控原位产氧强化吡啶降解的方法 |
CN106630038A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种高效嵌套式电化学氧化多层管式反应器 |
CN106630113A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-05-10 | 中国地质大学(北京) | 一种氨氮废水的脱氮方法和微生物脱盐池 |
CN106784951A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 烟台大学 | 一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置及方法 |
CN107892396A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-10 | 浙江大学 | 一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐方法 |
EP3336064A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-20 | FCC Aqualia, S.A. | Method of desalination and wastewater treatment in a microbial desalination cell reactor |
CN207566948U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-07-03 | 浙江大学 | 一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置 |
CN108862548A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-23 | 山东大学 | 一种微生物电解脱盐池反应器装置 |
-
2019
- 2019-07-24 CN CN201910671155.0A patent/CN110746034A/zh active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101702440A (zh) * | 2009-10-29 | 2010-05-05 | 浙江大学 | 无金属催化剂的单室微生物燃料电池 |
CN102263278A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-11-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于同步产电脱盐的连续流微生物燃料电池及电池组 |
KR20130019640A (ko) * | 2011-08-17 | 2013-02-27 | 광주과학기술원 | 생물학적 전기화학 전지를 이용한 해수 담수화 및 과산화수소 제조 방법 |
CN104150681A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-11-19 | 清华大学 | 一种用于水处理的微生物氮磷回收电池反应器 |
CN105836873A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-08-10 | 清华大学 | 一种微生物电池 |
CN106630113A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-05-10 | 中国地质大学(北京) | 一种氨氮废水的脱氮方法和微生物脱盐池 |
CN106554078A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-04-05 | 南京理工大学 | 一种利用微电流调控原位产氧强化吡啶降解的方法 |
CN106630038A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种高效嵌套式电化学氧化多层管式反应器 |
EP3336064A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-20 | FCC Aqualia, S.A. | Method of desalination and wastewater treatment in a microbial desalination cell reactor |
CN106784951A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 烟台大学 | 一种筒状生物阴极微生物脱盐燃料电池脱盐的装置及方法 |
CN107892396A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-04-10 | 浙江大学 | 一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐方法 |
CN207566948U (zh) * | 2017-11-10 | 2018-07-03 | 浙江大学 | 一种微生物燃料电池与电容去离子联用的脱盐装置 |
CN108862548A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-23 | 山东大学 | 一种微生物电解脱盐池反应器装置 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
CHEN XI等: ""Stacked Microbial Desalination Cells to Enhance Water Desalination Efficiency"", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE&TECHNOLOGY》 * |
冯岑岑等: ""微生物燃料电池及其应用研究进展"", 《化工新型材料》 * |
孔晓宏等: "《生态强省科学发展》", 31 May 2012, 合肥工业大学出版社 * |
平青云等: ""微生物脱盐燃料电池(MDC)的原理和研究进展"", 《南京工业职业技术学院学报》 * |
陈代杰等: "《生物产业》", 30 June 2014, 上海科学技术文献出版社 * |
高利敏等: ""微生物燃料电池堆栈技术研究"", 《山东化工》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110316913B (zh) | 同步回收盐差能和污水中化学能的联合脱盐废水处理*** | |
CN108862548B (zh) | 一种微生物电解脱盐池反应器装置 | |
CN212581574U (zh) | 一种微生物燃料电池供电渗析的脱盐*** | |
CN215539863U (zh) | 用于脱硫废水浓缩的多级电渗析*** | |
CN104495991A (zh) | 一种基于流动式电极的高效膜电容去离子阵列 | |
CN104681843A (zh) | 一种正渗透膜-微生物燃料电池 | |
CN109692575B (zh) | 一种双腔室膜电容去离子装置 | |
CN105489919B (zh) | 无缓冲液运行下空气阴极微生物燃料电池及性能提升方法 | |
CN111547826A (zh) | 一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置 | |
CN111115770A (zh) | 一种用于电容去离子的电极材料及电容去离子装置 | |
CN212356662U (zh) | 一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置 | |
CN110746034A (zh) | 一种堆栈上流耦合式微生物脱盐装置及脱盐方法 | |
CN203095682U (zh) | 一种卷式电除盐器 | |
CN218539384U (zh) | 一种电渗析海水脱盐协同电催化降解有机污水并产h2o2装置 | |
CN217555865U (zh) | 一种铜离子氧化还原电解质构筑的多通道电容脱盐装置 | |
CN205627656U (zh) | 一种提高电渗析效率的聚电场膜电渗析装置 | |
CN108002527A (zh) | 一种新型膜生物反应器-微生物燃料电池耦合*** | |
CN212076520U (zh) | 一种电容去离子装置 | |
CN210656555U (zh) | 一种基于电吸附工艺的苦咸水处理装置 | |
CN209442984U (zh) | 一种去除餐厨垃圾盐分的微生物电池*** | |
CN204400676U (zh) | 一种基于流动式电极的高效膜电容去离子装置 | |
CN112125389A (zh) | 一种同步污水处理与海水淡化的微生物正-反电渗析池(merc) | |
CN101817576A (zh) | 海水电滤脱盐方法及装置 | |
CN219314668U (zh) | 一种电渗析装置 | |
CN220149336U (zh) | 一种多级浓缩脱盐装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200204 |