一种光伏驱动的生物电化学-膜滤集成装置的制作方法

本技术涉及污水处理和新能源利用领域，具体为一种结合生物电化学反应、电驱脱氮、膜吸附除磷及太阳能供电系统的一体化水处理装置。

背景技术：

1、在当前农村及边远地区的污水处理实践中，常面临能源供应困难、运行维护成本高、资源回收利用率低等问题。生物电化学系统(bioelectrochemical system, bes)作为一种新型污染物去除与能源协同处理技术，能够利用电活性微生物将有机污染物氧化分解，同时产生电能或驱动电化学反应。特别是电子驱动硝酸盐还原技术在无需外加碳源的情况下实现高效脱氮，表现出巨大的应用潜力。

2、此外，水体中磷的资源化回收仍是污水处理领域的技术难点。纳米羟基磷灰石(nhap)具有优异的磷酸根离子选择性吸附能力，可与氨氮、镁离子形成鸟粪石沉淀(mgnh4po4·6h2o)，实现高效磷回收。然而，现有装置多数结构分散、运行依赖电网，难以在离网或欠发达地区部署。因此亟需开发一种结构集成、能源自给、可连续运行的脱氮除磷协同处理装置。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种光伏驱动的生物电化学-膜滤集成装置，旨在解决现有污水处理装置结构分散、运行依赖电网、不易在离网或欠发达地区部署的问题。该装置主要由集装箱外壳、阳极室、阴极室、纳米羟基磷灰石改性膜滤模块、光伏供电系统及储能电池模块构成。

2、本装置采用集装箱结构，便于运输和部署，特别适用于无电或能源匮乏地区。

3、为实现上述目的，本实用新型包括以下结构与功能模块：

4、装置结构。该装置为集装箱式模块化设计，整体封闭结构便于运输与部署，内部设有阳极区、阴极区和膜滤/资源回收区三个功能分区，三区通过内部隔板和管道系统连通，形成一体化处理流程。

5、阳极室(生物电化学反应区)。内置电活性微生物载体与碳基阳极材料(如石墨毡、电极网)；利用微生物代谢分解污水中有机物，释放电子与质子；电子通过外电路传输至阴极室，形成电流，驱动脱氮反应；阳极反应同时降低cod，减少有机负荷。

6、阴极室(电子驱动型脱氮模块)。装配电子供能的反硝化菌(enrb)；利用阳极传导的电子将硝酸盐还原为氮气，完成高效脱氮；与阳极形成闭合电回路，无需外加碳源，降低运行成本。

7、磷酸盐吸附与资源回收模块。配置纳米羟基磷灰石改性滤膜；实现对废水中正磷酸盐(po4³⁻)的高效吸附；在适宜条件下形成鸟粪石(磷酸镁铵)结晶，可作为磷肥资源回收。

8、光伏发电与能量管理系统。顶部设有可调倾角光伏板，提高发电效率；发电直接驱动装置内直流电机(包括曝气机与循环泵)；剩余电能通过储能电池储存，用于夜间供能；夜间自动启动uv-led消毒单元，确保出水达标排放或回用。

9、本装置采用光伏供电系统与储能模块，确保系统在无外部电力支持下持续稳定运行，具备能源自给能力。能够有效地解决污水脱氮除磷及能源供应的双重问题，适用于农村及边远地区的污水处理，具备较强的实用性和环境适应性。

1.一种光伏驱动的生物电化学-膜滤集成装置，包括集装箱外壳、阳极室、阴极室、纳米羟基磷灰石改性滤膜模块、光伏供电系统及储能电池模块，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阳极电极由碳毡构成，阳极室内设有进水口与污泥回流管道。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述纳米羟基磷灰石改性滤膜模块的滤膜材料为pvdf或pes，其表面负载纳米羟基磷灰石颗粒。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述纳米羟基磷灰石改性滤膜模块配有鸟粪石沉淀收集器和可视化观察窗口。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光伏供电系统包括倾角调节结构，以根据日照角度调整光伏板位置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述储能电池模块包括锂电池组及能量管理控制单元，支持自动切换。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阴极室内设置enrb菌膜载体，用于增强硝酸盐还原效率。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阳极室与阴极室之间设有质子交换膜，以维持电子转移过程中装置内部的电中性。