本實用新型屬于同步硝化反硝化工藝裝置，具體涉及一種同步硝化短程反硝化的MFC反應器。
背景技術(shù)：
雖然近些年來，污水處理資源化在國內(nèi)取得了一定的發(fā)展，但是資源化主要集中在回收廢水中的有機物以及氮磷兩個方面進行研究，而忽視在污水處理工藝過程中的資源回收。微生物燃料電池作為最近污水資源化新型研究領(lǐng)域，對污水處理過程中的資源回收具有實際的可行性。
MFC是燃料電池中特殊的一類，是在微生物生物酶的作用下將有機物中的化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置-微生物燃料電池。MFC可以利用多種有機物作為電子供體，通過微生物代謝作用進行能量轉(zhuǎn)換，微生物燃料在電池的陽極分解利用有機物的同時釋放出質(zhì)子、電子和代謝產(chǎn)物，電子首先傳遞到細胞膜上，接著再從細胞膜轉(zhuǎn)移到電池的陽極電極，一部分電子可以通過微生物呼吸酶轉(zhuǎn)移到陽極，另一部分電子借助鐵氰化鉀、中性紅、硫堇等外加載體轉(zhuǎn)移到陽極，然后經(jīng)外電路循環(huán)，電子由陽極電極到達陰極電極，由此產(chǎn)生外電流；與此同時，代謝過程產(chǎn)生的氫離子通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極室，在陰極還原性物質(zhì)通過接收外電路電子發(fā)生還原反應，實現(xiàn)電池內(nèi)電荷的傳遞，從而完成整個電化學過程和能量轉(zhuǎn)換過程。但現(xiàn)有的微生物燃料電池內(nèi)阻大，庫倫效率低，脫氮除碳效果達不到現(xiàn)實行的污水處理排放標準。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種同步硝化短程反硝化的MFC反應器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
一種同步硝化短程反硝化的MFC反應器，包括陽極室以及設(shè)置在陽極室上端的第一陰極室和第二陰極室，第一陰極室和第二陰極室之間設(shè)有調(diào)節(jié)池，兩個陰極室與陽極室之間通過質(zhì)子交換膜進行阻隔，兩個陰極室與調(diào)節(jié)池之間通過有機玻璃進行阻隔，陽極室、第一陰極室和第二陰極室內(nèi)均通過碳氈填充，陽極室內(nèi)設(shè)有貫穿碳氈的陽極電極，第一陰極室和第二陰極室內(nèi)均設(shè)有貫穿陰極室內(nèi)碳氈的陰極電極，陽極室右端設(shè)有進水口，陽極室左端出水口通過蠕動泵與第一陰極室進水口連通，第二陰極室右端設(shè)有出水口。
進一步的，陽極電極和陰極電極均為碳棒。
進一步的，陽極電極橫向設(shè)置在陽極室內(nèi)，陰極電極豎直設(shè)置在第一陰極室和第二陰極內(nèi)。
進一步的，其中陽極室內(nèi)填充的碳氈包括多個豎向的碳氈層沿水平方向均勻布置，第一陰極室和第二陰極室內(nèi)填充的碳氈包括多個橫向的碳氈層沿豎直方向均勻布置。
進一步的，其中陽極電極和陰極電極連接同外電路。
進一步的，陽極電極通過導線與陰極電極通過負載相連。
進一步的，負載并聯(lián)有信號采集器。
進一步的，其中在第一陰極室內(nèi)設(shè)有暴氣裝置，第二陰極室為密封陰極室。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：
本實用新型一種同步硝化短程反硝化的MFC反應器，通過在陽極室上端設(shè)置第一陰極室和第二陰極室，第一陰極室和第二陰極室之間設(shè)有調(diào)節(jié)池，兩個陰極室與陽極室之間通過質(zhì)子交換膜進行阻隔，兩個陰極室與調(diào)節(jié)池之間通過有機玻璃進行阻隔，陽極室、第一陰極室和第二陰極室內(nèi)均通過碳氈填充，陽極室內(nèi)設(shè)有貫穿碳氈的陽極電極，第一陰極室和第二陰極室內(nèi)均設(shè)有貫穿陰極室內(nèi)碳氈的陰極電極，陽極室右端設(shè)有進水口，陽極室左端通過蠕動泵與第一陰極室連通，第二陰極室右端設(shè)有出水口，增加調(diào)節(jié)池降低水中的溶解氧含量，從而消除因為溶解氧存在導致的反硝化抑制；水從陽極室底部進水，在陽極室中有機物經(jīng)厭氧過程發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生質(zhì)子與電子，質(zhì)子經(jīng)質(zhì)子交換膜進入陰極參與陰極室的還原反應，從陽極室另一側(cè)出水經(jīng)蠕動泵進入陰極室，在第一個陰極室內(nèi)進行曝氣發(fā)生硝化反應后，流入調(diào)節(jié)池降低水中溶解氧后進入第二陰極室，在第二陰極室進行反硝化脫氮，陽極室與陰極室為上下方向設(shè)置，增加有效質(zhì)子傳遞面積，降低了反應器內(nèi)阻，提高庫倫效率增加產(chǎn)電輸出。
進一步的，三個極室內(nèi)部均填充碳氈，一方面為微生物生長提供附著點，另一方面提高電子的傳遞效率。
附圖說明
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、蠕動泵；2、陽極電極；3、陽極室；4、陰極電極；5、第一陰極室；6、調(diào)節(jié)池；7、第二陰極室；8、出水口；9、進水口；10、碳氈；11、暴氣裝置。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述：
如圖1所示，一種同步硝化短程反硝化的MFC反應器，包括陽極室3以及設(shè)置在陽極室3上端的第一陰極室5和第二陰極室7，第一陰極室5和第二陰極室7之間設(shè)有調(diào)節(jié)池6，兩個陰極室與陽極室之間通過質(zhì)子交換膜進行阻隔，兩個陰極室與調(diào)節(jié)池6之間通過有機玻璃進行阻隔，陽極室3、第一陰極室5和第二陰極室7內(nèi)均通過碳氈10填充，陽極室3內(nèi)設(shè)有貫穿碳氈10的陽極電極2，陽極室和陰極室填塞碳氈10作為微生物生長附著點，第一陰極室5和第二陰極室7內(nèi)均設(shè)有貫穿陰極室內(nèi)碳氈10的陰極電極4，陽極電極2和陰極電極4均為碳棒，陽極室3右端設(shè)有進水口9，陽極室3左端出水口通過蠕動泵1與第一陰極室5進水口連通，第二陰極室7右端設(shè)有出水口8。其中陽極電極2和陰極電極4連接同外電路。其中在第一陰極室5連接有暴氣裝置11，第二陰極室7為密封陰極室。
具體的，陽極電極2橫向設(shè)置在陽極室3內(nèi)，陰極電極4豎直設(shè)置在第一陰極室5和第二陰極室7內(nèi)。其中陽極室3內(nèi)填充的碳氈包括多個豎向的碳氈層沿水平方向均勻布置，第一陰極室5和第二陰極室7內(nèi)填充的碳氈包括多個橫向的碳氈層沿豎直方向均勻布置。第一個陰極室與調(diào)節(jié)池連通，調(diào)節(jié)池與第二陰極室通過單向閥連通。
下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和使用步驟作進一步說明：
水從陽極室右端進水口進水，在陽極室中有機物經(jīng)厭氧過程發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生質(zhì)子與電子，質(zhì)子經(jīng)質(zhì)子交換膜進入陰極室參與陰極室的還原反應，經(jīng)過氧化還原反應后的水從陽極室另一側(cè)出水經(jīng)蠕動泵進入第一陰極室，在第一個陰極室內(nèi)進行曝氣發(fā)生硝化反應后，流入調(diào)節(jié)池降低水中溶解氧后進入第二陰極室，在此極室內(nèi)進行反硝化脫氮。本裝置通過增加調(diào)節(jié)池降低水中的溶解氧含量，從而消除因為溶解氧存在導致的反硝化抑制，陽極室與陰極室為上下方向設(shè)置，增加有效質(zhì)子傳遞面積，降低了反應器內(nèi)阻，提高庫倫效率增加產(chǎn)電輸出。
陽極進水COD在2000mg/L以上提供足夠電子供硝化與反硝化利用，氨氮濃度配水300mg/L，其他成分包括堿性緩沖劑KH2PO4與KH2PO4·7H2O，酸性緩沖劑為NaHCO3，以及增加導電性的KCL，從陽極室下端進水，根據(jù)陽極出水COD，控制進水流速，經(jīng)蠕動泵將陽極出水傳送到第一陰極室5，進行好氧曝氣處理，此時氨氮發(fā)生硝化反應，控制溶解氧在0.5mg/L--0.8mg/L,第一陰極室出水到調(diào)節(jié)池6，在調(diào)節(jié)池中進行厭氧停留，水浴溫度30℃下氧氣溶解度較低會逸出氧氣，同時硝化菌繼續(xù)進行硝化反應消耗氧氣，調(diào)節(jié)池中的出水進入陰極室7，進行反硝化反應，陽極室陽極電極通過導線與第一陰極室和第二陰極室電極通過負載R相連，信號采集器與負載R并聯(lián)。