本发明专利技术属于污水处理技术领域，公开了一种利用微生物燃料电池同时降解苯酚和氨氮的装置及方法。通过构建双室微生物燃料电池系统，向阳极室接种经过驯化的产电混合菌液和反硝化菌，加入乙酸钠作为电子供体，以0.1mol L-1pH 7.0的磷酸缓冲溶液与培养液的混合液为为营养物质，同时提供相对严格的厌氧环境；阴极室加入含苯酚和氨氮的污水和经过氨氮与苯酚驯化的硝化细菌与苯酚降解菌为主的混合污泥，并通过曝气装置通入空气，然后闭合电路开关连通外电路，微生物燃料电池运行启动，阴极室的氨氮与苯酚被同时降解。通过本发明专利技术的装置及方法用于污水中苯酚及氨氮的去除，具有良好的经济效益和环保效益。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于污水处理
，公开了一种。通过构建双室微生物燃料电池系统，向阳极室接种经过驯化的产电混合菌液和反硝化菌，加入乙酸钠作为电子供体，以0.1mol?L-1pH?7.0的磷酸缓冲溶液与培养液的混合液为为营养物质，同时提供相对严格的厌氧环境；阴极室加入含苯酚和氨氮的污水和经过氨氮与苯酚驯化的硝化细菌与苯酚降解菌为主的混合污泥，并通过曝气装置通入空气，然后闭合电路开关连通外电路，微生物燃料电池运行启动，阴极室的氨氮与苯酚被同时降解。通过本专利技术的装置及方法用于污水中苯酚及氨氮的去除，具有良好的经济效益和环保效益。【专利说明】
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种利用微生物燃料电池同时降解苯酚 和氨氮的装置及方法。
技术介绍
日趋严重的环境污染问题和探寻新的能源是人类在可持续发展道路上面临的两 大根本性问题。随着经济的发展，废弃物的处理成为一个重要难题。其中工业废水成分复 杂，毒性强，对环境影响恶劣，处理起来难度极大。炼焦、石油化工、合成氨及制药废水等工 业废水中含有大量的苯酚和氨氮等污染物质。美国环保部把苯酚列为优先优染物，苯酚具 有腐蚀性、有毒等特性，当水中的苯酚浓度达5?25mg Γ1会对鱼类产生毒害作用，饮用水 中低浓度的苯酚亦会对人类健康产生不良影响；而含氮废水排入水体中会引起富营养化并 导致水质恶化。含氮废水的处理方式以能耗低、处理效率高的生物法占据主导地位，但是水 体中的苯酚物质浓度达到50mg Γ1时会对微生物产生抑制作用，如何提高微生物群落在脱 氮过程中对苯酚浓度的适应性是有效处理酚类污染物质与含氮污染物的关键。 目前处理苯酚废水的主要方法有吸附光催化、厌氧降解、好氧降解等。而以活性污 泥为主的好氧、厌氧方式因成本低、效率高成为处理多种混合污染物的最佳选择。据报导降 解苯酚与氨氮的细菌种类丰富，但因苯酚对产甲烷菌有较强的抑制作用，限制了厌氧法的 应用。而以好氧法协同降解苯酚与氨氮废水成为人们关注的焦点。微生物燃料电池以其同 时具有降解复杂有机物并产电的能力得到了极大的关注。目前以复杂有机物作为微生物燃 料电池电子供体产电的研究已屡见不鲜，利用微生物燃料电池生物阴极进行反硝化与硝化 反应也得到了广泛报导。因此为实现苯酚与氨氮废水同步降解，同时回收电能、实现资源的 有效利用，我们必须改变传统微生物燃料电池处理废水的方式，专利技术一种利用微生物燃料 电池技术与水处理技术相结合的方法与装置，来实现苯酚与氨氮同步降解，同时回收能量， 为拓展传统微生物燃料电池技术在水处理中应用提供新的思路。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种利用微生 物燃料电池同时降解苯酚和氨氮的装置。 本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述装置同时降解苯酚和氨氮的方法。 本专利技术目的通过以下技术方案实现： -种利用微生物燃料电池同时降解苯酚和氨氮的装置，由阳极室和阴极室组成， 阳极室和阴极室通过阴离子交换膜分隔开，阳极室设置电池阳极加液口和阳极电极，阴极 室设置阴极加液口、曝气装置和阴极电极，曝气装置设置在阴极室底部，阳极电极和阴极电 极通过外电路连接，外电路设置负载电阻和电路开关。 所述的阳极电极和阴极电极的材料优选碳纸、碳布、石墨毡、不锈钢网或泡沫镍； 更优选经过预处理的石墨毡，所述的预处理方法为将石墨毡置于质量分数为10 %的双氧水 溶液中，在温度为90°C条件下水浴煮2h，接着用去离子水在同一温度下水浴煮2h，再用烘 箱烘干。 所述的负载电阻的电阻值优选1000 Ω。 一种利用上述装置同时降解苯酚和氨氮的方法，包括以下操作步骤： 向阳极室接种经过驯化的产电混合菌液和反硝化菌，加入乙酸钠作为电子供体， 以0. lmol PpH 7. 0的磷酸缓冲溶液与培养液的混合液为营养物质，同时提供相对严格的 厌氧环境；阴极室加入含不同浓度含苯酚和氨氮的污水和经过氨氮与苯酚驯化的硝化细菌 与苯酚降解菌为主的混合污泥，并通过曝气装置通入空气，然后闭合电路开关连通外电路， 微生物燃料电池运行启动，阴极室的氨氮与苯酚被同时降解。 所述的驯化是指用乙酸钠进行驯化。 所述的0. lmol PpH 7. 0的磷酸盐缓冲溶液与培养液的混合液的成分包括 22. 2g 92g L^NaH^U. 0g ^^003>0. 10g ^6804,0. 10g L^KCl.O. 015g I^CaClpOJSg I^M^CUlOmL Γ1 矿物质溶液和 lOmL Γ1 维他命。 所述矿物质溶液成分包括 1. 5g Ι^(：6Η6Ν06 · 3Na · 12Η20、0· 13g I^ZnCl^· Og ^^804,0.0^ L_1CuS04 · 5H20,0. 5g L_1MnS04 · H20,0. Olg L_1A1K (S04) 2 · 12H20U. Og I^NaCl、。· Olg L^^BOpO. lg I^FeSC^ ·7Η20、0· 025g I^NaWoOpO· lg L-1CaCl2 ·2Η20、0· 024g L-1NiCl2 · 6H20、0. lg L-1CoC12 · 6H20 和 0· 025g I^NaWC^ · 2H20。 本专利技术的原理为： 通过构建具有阳极室和阴极室的微生物燃料电池，阳极室中的产电菌利用乙酸钠 产生电子，阴极室内加入经过氨氮与苯酚驯化的硝化细菌与苯酚降解菌为主的混合污泥， 同时通入氧气（类似于传统水处理的好氧池处理），在此基础上由阳极室产生的电子共同 作用，从而达到苯酚的降解与氨氮的硝化，硝化作用产生的N0 37N(V在浓度梯度的作用下 经过阴离子交换膜进入阳极，在阳极反硝化菌的作用下发生反硝化作用从而实现硝氮亚硝 氮的进一步降解为氮气，同时使得阴极室中的氨氮不断地转化，最终达到氨氮与苯酚同步 降解。 电极的材料优选经过预处理的石墨毡，石墨毡具有较高的比表面积、良好的生物 相容性及合理的价格，将石墨毡进行预处理有利于提高其稳定性和导电性。 通过本专利技术的方法及装置具有如下优点及有益效果： (1)专利技术采用生物阴极和阳极产电来促使污染物的降解，将微生物燃料电池与传 统好氧水处理技术相结合，可以实现在传统水处理方法中难以实现的苯酚与氨氮同步降解 的目的； (2)专利技术中阴极采用曝气的方式，一方面用于提供微生物降解污染物所需的氧气， 另一方面剩余的〇 2可以作为电子受体来实现微生物燃料电池的产电。这一方法应用于实 际废水好氧处理过程，可以提高氧气的利用率，从而节约能源； 【专利附图】【附图说明】 图1是实施例1的一种利用微生物燃料电池同时降解苯酚及氨氮的装置结构示意 图，图中标记说明如下：1-阳极室，2-阴极室，3-阴离子交换膜，4-阳极加液口，5-阳极电 极，6-阴极加液口，7-曝气装置，8-阴极电极，9-外电路，10-负载电阻，11-电路开关。 图2为本专利技术实施例1的装置和方法处理不同苯酚浓度时氨氮和苯酚的降解图； 图3为本专利技术实施例1的装置和方法在不同溶解氧（D0)条件下氨氮和苯酚的降 解图； 图4为本专利技术实施例1的装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用微生物燃料电池同时降解苯酚和氨氮的装置，其特征在于：所述装置由阳极室和阴极室组成，阳极室和阴极室通过阴离子交换膜分隔开，阳极室设置电池阳极加液口和阳极电极，阴极室设置阴极加液口、曝气装置和阴极电极，曝气装置设置在阴极室底部，阳极电极和阴极电极通过外电路连接，外电路设置负载电阻和电路开关。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯春华，杨晓双，黄丽巧，吕志盛，余辉，韦朝海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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