[实用新型]自带微生物燃料电池电源的蓝藻浓度监测系统

说明书

技术领域

本发明属于蓝藻浓度监测技术领域，具体涉及一种自带微生物燃料电池电源的蓝藻浓度监测系统。

背景技术

由于大量生活污水、工业废水、农渔牧水的排入，使大部分水体遭受不同程度的污染。对城市供水造成严重影响。据调查，我国430个城市中有90％以上的饮用水源受到污染，导致水体的富营养化，造成经济损失达377亿元，而富营养化最明显的特征就是藻类的过度繁殖，污染水环境。面对水体藻污染的现状，多种治理技术用于藻污染的防治。欲监测水体藻污染的状况和评价治理的效果，须先具备对藻浓度测量的技术和仪器。目前对于藻浓度的测量有光镜下读取藻细胞数和依据光/电转换的叶绿素测量方法等。这些现有的藻浓度的测量方法和技术，存在需提供外部电源、操作复杂、成本较高、不能及时读取等不足。

近年来，关于微生物燃料电池(MFC)的研究有了较大的进展，MFC的基本原理为利用微生物细菌通过生物质产生生物电能。目前已发现的典型产电菌有酵母菌、大肠杆菌和希瓦氏腐败菌等多种微生物，特别是有关藻类作为产电菌的研究已有报道。在本发明人基于MFC原理的实验中已观察到蓝藻的产电能力与藻浓度呈正相关关系，可以通过设定的藻浓度与其对应产生的电压数值建立起藻浓度-电压曲线，从而构成基于MFC原理的蓝藻浓度监测系统，无需外备电源、无需添加化学物质、对环境无不利影响、不依赖阳光等，实现蓝藻浓度的测量。

相关研究表明蓝藻等微生物在MFC中具有产电能力，但其所产生的电压(附图中的VS)较低(通常单节MFC仅产生0.2～0.8V的电压)，不能将其作为监测系统的电源使用。因而，在湖泊蓝藻浓度监测时都需为监测系统配备供电设施(如电力线、电池等)，虽可能有太阳能等技术为监测系统提供自备电源，但在无阳光是仍需蓄电池提供电源，且结构复杂、成本高、操作和维护繁琐。

本发明基于微生物燃料电池的研究，本着解决现有技术监测水体藻污染系统的种种不足而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种自带微生物燃料电池电源的蓝藻浓度监测系统，解决了现有技术中监测系统不能自给电源需外接电源或用化学蓄电池的不足。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种自带微生物燃料电池电源的蓝藻浓度监测系统，包括蓝藻微生物燃料电池、蓝藻浓度信号处理模块和直流-直流变换电路，其特征在于所述蓝藻微生物燃料电池向蓝藻浓度信号处理模块提供蓝藻浓度信号V_S；所述蓝藻微生物燃料电池并联连接直流-直流变换电路，通过直流-直流变换电路将蓝藻微生物燃料电池产生的电压V_IN升压后作为蓝藻浓度信号处理模块的工作电源电压V_OUT。优选的，所述蓝藻微生物燃料电池包括与含藻水体相通的阳极室和充灌导电液的阴极室，所述阳、阴极室间通过离子交换膜分隔。

该自带微生物燃料电池电源的蓝藻浓度监测系统基于微生物燃料电池(MFC)原理，包括蓝藻微生物燃料电池、蓝藻浓度信号处理模块和直流-直流变换电路，所述蓝藻微生物燃料电池与蓝藻浓度信号处理模块直连向蓝藻浓度信号处理模块提供蓝藻浓度信号V_S；且所述蓝藻微生物燃料电池通过直流-直流变换电路并联连接蓝藻浓度信号处理模块，通过直流-直流变换电路将蓝藻微生物燃料电池产生的电压V_IN升压后作为蓝藻浓度信号处理模块的适当的工作电压V_OUT。

优选的，所述阳极室为与湖泊含藻水体相通的开放阳极室。

优选的，所述阳极室内设置与含藻水体接触的阳极电极，所述阴极室内设置阴极电极；所述阳、阴极电极间并联连接蓝藻浓度信号处理模块和通过直流变换电路升压的供电电路，所述供电电路与蓝藻浓度信号处理模块连接提供蓝藻浓度信号处理模块电能。

优选的，所述阳、阴极电极分别选自碳布电极、碳毡电极、金属电极、石墨电极。

优选的，所述导电液选用NaCl溶液、滤除蓝藻后的湖泊原水。

优选的，所述直流变换电路为升压变换电路。

本发明人基于蓝藻在MFC中具有产电能力的特性，在蓝藻浓度监测的同时，将蓝藻微生物燃料电池并联连接蓝藻浓度信号处理模块和直流变换电路，一方面向蓝藻浓度信号处理模块提供与蓝藻浓度呈正相关关系的电压信号V_S，另一方面其所产生的较低的电压V_IN经直流变换电路升压后作为蓝藻浓度信号处理模块的适当的工作电压V_OUT。