[实用新型]一种非厌氧式阳极连续型处理污水的微生物燃料电池

说明书

本实用新型公开了一种非厌氧式阳极连续型处理污水的微生物燃料电池。它主要由本体、控流装置、生物膜器件、阳极、空气阴极、分隔膜、换膜装置、导线和负载等部分组成。这种微生物燃料电池将生物膜技术与微生物燃料电池技术结合起来，将电池的阳极改造成生物膜集成式，解决了传统微生物燃料电池为了保持厌氧菌的活性必须保证阳极处于厌氧环境从而难以连续化处理污水的问题。本实用新型提出了非厌氧阳极微生物燃料电池的概念，提供一种可连续式处理污水的阳极为有氧环境的微生物燃料电池，有望成为一种高效并能同时产生电能的污水处理方法。

技术领域

本实用新型涉及微生物燃料电池技术领域，确切地说是一种非厌氧式阳极连续型处理污水的微生物燃料电池。

背景技术

随着人口的不断增长,人们生活水平高的不断提高,人类对能源的需求量呈逐年递增的趋势,能源日益短缺和能源需求之间的矛盾也越来越明显。而在利用能源方面,存在着利用率低、开采效率低,燃烧后易产生环境污染等问题。

随着全球环境污染问题的日益突出，微生物燃料电池(MFC)技术因在废水处理过程中能实现能量回收而备受关注。MFC利用微生物在阳极厌氧条件下的代谢作用将废水中的化学能直接转化成电能，几乎不存在其他形式的能量(如热能等)的损耗，理论能量转化效率高，是一种新兴的高效的废水资源化技术，具有十分广阔的市场前景，也是近几年研究的热点。与传统能源相比,MFC有很多优点:不会造成环境污染、产电条件温和、电池燃料来源广泛、噪音低等。微生物燃料电池简单易操作，与其它产电装置相比成本较低。目前微生物燃料电池的主要发展瓶颈是其产电效率较低，还主要处于实验室研发阶段，不能与排污管路有机结合。这是因为目前所设计的微生物燃料电池装置阳极需要保持厌氧的环境，厌氧环境才能让产电菌存活来保证其分解污染物和产生电能，因此现有微生物燃料电池很难设计成连续型的，因为连续流动的污水会带有氧从而很难维持阳极的厌氧环境，所以现有的微生物燃料电池基本上都是间歇型的，从而限制了其产业化、污水处理和产电的速率。

实用新型内容

为解决上述问题，提高微生物燃料电池的运行效率，本实用新型结合生物膜污水处理技术提供一种可连续式处理污水的微生物燃料电池。

该微生物燃料电池包括本体、控流装置、生物膜器件、阳极、空气阴极、分隔膜、换膜装置、导线和负载；本体的两端分别设有进水口和出水口，所述控流装置设在进水口处用于调节污水流量，在本体的内部设有生物膜器件，在生物膜器件的下端连有阳极板延伸至本体外壁，用于连通电路传导质子；在本体侧壁设有空气阴极，通过分隔膜和换膜装置将其与阳极分隔开，所述换膜装置由导液槽和膜支架组成，膜支架固定在本体外壁，导液槽位于膜支架下方，所述阳极与空气阴极通过导线连接形成回路，负载与导线连接。

该燃料电池中还设有溢流管，溢流管设在导液槽外壁上。

进一步的，在本体的两端还设有法兰。

进一步的，所述的控流装置可选用控速阀门来调节污水流量，亦可用来防止水流速过大造成的生物膜器件的破坏。

所述生物膜器件包括填料柱和挂膜陶粒，当污水与挂膜陶粒流动接触，微生物在挂膜陶粒表面生长，经过一段时间后，挂膜陶粒表面附着一层膜状污泥，即生物膜。当生物膜增厚到一定程度后，在氧不能透入的生物膜里层为厌氧状态。在生物膜生长过程中，由于水的冲刷，重量下沉等原因，使生物膜不断脱落，繁殖更新，并能保证生物膜里层的厌氧状态保证厌氧菌存活并工作。

进一步的，空气阴极采用导电材料制得，所述导电材料可以为碳纸、碳布、碳毡、石墨毡或石墨板。

进一步的，所述的分隔膜的材料为阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜、双极膜、微滤膜或超滤膜。

进一步的，所述阳极为阳极板与生物膜器件集成装置。