[发明专利]双室藻类微生物燃料电池及其处理废水实现零碳排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物燃料电池及其处理废水的方法，本发明实现了废水处理的零碳排 放，属于污水生物处理回用与资源化领域。

背景技术

全球气候变暖问题正受到国际社会的高度关注，全球CO₂减排的呼声日益高涨。2005年2 月16日，旨在限制全球温室气体排放量的《京都议定书》在日本京都举行了协议生效仪式。 目前，已有141个国家批准了该项协议。该协议要求工业化国家遵守可核查的温室气体排放 量限制，并在2008至2012年期间实现将平均排放量减少到比1990年低5％的水平。2007年联 合国气候变化大会通过了关于2012年后国际气候制度谈判的“巴厘路线图”，我国面临的 CO₂减排压力与日俱增。

从总量上看，目前，我国是世界第二大温室气体排放国，我国是发展中国家第一大温室 气体排放国。在2005年全球CO₂排放总量(约281.9亿吨)中，我国的CO₂排放量占总排 放量的18.9％(53.2亿吨)，仅次于美国的21.1％(59.6亿吨)。据国际能源署预计， 2009年中国将取代美国成为全球最大的温室气体排放国，人均排放量也将达世界平均水平。 在全球CO₂减排的大趋势下，未来中国面临国际上的温室气体的减排压力将会越来越大。

根据我国政府公布的中国温室气体排放清单，我国的居民和能源生产产生的废水释放的 CO₂占温室气体排放总量的35.2％，可见现有的微生物燃料电池在处理废水的过程中会产生大 量CO₂。据国家统计局公布的统计数据显示，到2007年，全国的废水排放总量达到556.8亿吨 ，废水中的COD经过废水好氧或厌氧生物处理后，除部分COD转化为污泥外，其余部分均以气 态形式枛CO₂进入大气，从而增加了温室气体的排放量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的微生物燃料电池在处理废水的过程中会产生大量CO₂的 问题，进而提供一种双室藻类微生物燃料电池及其处理废水实现零碳排放的方法。

本发明的双室藻类微生物燃料电池的技术方案是：双室藻类微生物燃料电池由反应器箱 体、导线、外电路、阳极、阴极、阳离子交换膜、导气管和气体收集装置组成，所述阳离子 交换膜竖直设置在反应器箱体内，反应器箱体的内部形成阳极室和阴极室，所述阳极设置在 阳极室内，所述阴极设置在阴极室内，所述导线的两端穿过反应器箱体的上盖板与阳极和阴 极连接，所述外电路设置在反应器箱体的外部与导线连接，所述阳极上方的反应器箱体的上 盖板上开有集气室，所述导气管的一端与集气室密封连通，导气管的另一端穿过反应器箱体 的上盖板置于阴极室的底部，所述反应器箱体的上盖板上开有阳极取样口和阴极取样口，阳 极取样口位于阳极室的上方，阴极取样口位于阴极室的上方，所述反应器箱体的上盖板上还 开有气体出口，所述气体出口位于阴极室的上方，所述气体收集装置密封安装在气体出口处 ，所述阳极室的侧壁上由上至下开有阳极进水口和阳极出水口，所述阴极室的侧壁上由上至 下开有阴极进水口和阴极出水口，所述阳极室、阴极室均采用有机玻璃制成，所述阴极室内 投加了藻类微生物。

本发明的双室藻类微生物燃料电池处理废水实现零碳排放的方法是按下述步骤进行的： 一、启动双室藻类微生物燃料电池：室温下，将生活污水(或微生物燃料电池的阳极出水) 分别注入阳极室和阴极室，并向阴极室内投加藻类，藻类的接种浓度为0.3～1.0g/L，利用 生活污水(或微生物燃料电池的阳极出水)中的微生物启动双室藻类微生物燃料电池，阳极 产生CO₂通入阴极室内被藻类吸收进行光合作用，当电池电压低于50mV时，完全更换阳极室 的生活污水(或微生物燃料电池的阳极出水)，至负载电压稳定在530mV以上，即完成了藻 类微生物燃料电池的启动；二、处理废水：将废水注入阳极室内，同时将废水注入阴极室内 ，室温下微生物分解代谢有机物同时获得电能，阳极室产生CO₂通入阴极室内被阴极上的藻 类光合利用，待阳极电位高于-50mV，将阳极室处理过的废水完全排放后注入废水；阴极室 使用的废水，待阴极电位低于30mV，将阴极室处理过的废水完全排放后注入废水；即实现了 废水的处理。