[发明专利]一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池。

背景技术

自工业革命以来，水污染问题一直困扰着世界各国，生产与生活污水的排放，导致生活环境急剧恶化，水体污染、水资源短缺、水生态失衡造成严重环境安全问题。因此，合理处理水污染，已成为亟待解决的技术问题。

近些年，经研究发现，很多产电微生物可有效去除有机物的污染，同时回收电能。目前，国内外污水处理技术以生物技术为主，利用微生物去除有机物污染。但微生物降解有机质产生酸性物质，导致环境pH值降低，抑制了其生物活性，从而丧失污水处理效能，为其应用于工业化污水处理增加了技术难度。另外，很多微生物仅能附着在阳极表面，需通过昂贵的电极材料和催化剂发挥微生物燃料电池处理废水的作用，致使成本太高，限制了微生物燃料电池工业化应用。因此，构建高效，低成本，且具实用性的微生物燃料电池具有广阔的前景。

发明内容

本发明所要解决的技本问题是：微生物分解有机质，导致环境PH降低，微生物活性受抑制的问题。本发明提供一种产电同步脱除污染的微生物燃料电池技术。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池，其包括阳极室、污水室、阴极室，其中阳极为固定化污泥活性炭电极与阴极为泡沫镍加载石墨烯电极，两块电极由导线引出并外接电阻，形成完整电路，阳极室与阴极室通过污水室和顶部通气管道分别相连，阳极室内可装城市污水、食品企业污水及下脚料、化肥厂污水或农业生产废弃物等高COD废水，阴极室含有藻类活体及电解液，污水室盛含铅污水。具体步骤为：

1)构建微藻阴极微生物燃料电池

电池由三室组成：阳极室、污水室、阴极室。其中阳极有固定化污泥活性炭电极与阴极有泡沫镍加载石墨烯电极，两块电极由导线引出并外接电阻，形成完整电路，阳极室与阴极室通过污水室和顶部通气管道相连。

2)电池运行

将含COD污水加入微生物燃料电池的阳极室，将含有重金属的污水注入微生物燃料电池的污水室，将藻类加入微生物燃料电池的阴极室，通过自发电化学反应启动电池。

3)重金属去处

在电池运行过程中产生的电子，通过外电路传递给阴极电子受体氧气，产生氢氧根，从而以碱性沉淀形式去除重金属。

4)电能及循环水回收

微生物代谢脱除阳极室中的COD，代谢过程中产生电子，电子由阳极通过外电路传递到阴极过程中，在外电路中形成电流，实现电能回收。经微生物燃料电池处理的污水为有效去除重金属的处理水，可直接进行排放或循环利用。

所述的一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池，其特征在于，所述藻阴极微生物燃料电池在阳极脱除COD，同时在阴极脱除污水中铅离子，并产电，其处理的污水可作为再循环水利用。

所述的一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池，其特征在于，藻类在阴极室中通过特定电解液刺激，其代谢产物可创造7.5-10.95的水环境；借助碱性水环境，氧气接受电子生成氢氧根。

所述的一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池，其特征在于，阴极电极为以泡沫镍为基底加载石墨烯的超电容电极。

所述的一种处理含铅污水的藻阴极微生物燃料电池，其特征在于，整个微生物燃料电池是一个自循环系统：阳极产生的二氧化碳，通过顶部通气管到阴极室，成为藻类生长的基质；阴极死亡藻类，作为阳极微生物生长基质。

下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述，所述的实施案例有助于对本发明的理解和实施，并非构成对本发明的限制。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1为三室型微生物燃料电池示意图。

图中：1.阳极室；2.阳极；3.钛丝；4.电阻箱；5阴极；6阴极室；7离子交换膜；8 污水室

具体实施方式：

实施例1

如图1所示，本实施实例的微生物燃料电池包括：阳极室1、阴极室6、阳极电极2、阴极电极5、质子交换膜7、污水室8和外电路3、4.

微生物燃料电池准备：三室型微生物燃料电池装置为聚丙烯有机玻璃，以阴阳离子交换膜隔开阴阳室与污水室。

1)电极准备：