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微生物燃料电池、污水处理装置制造方法及图纸

技术编号:16234903 阅读:189 留言:0更新日期:2017-09-19 15:35
本发明专利技术提出了微生物燃料电池、污水处理装置。该微生物燃料电池包括:支撑骨架,具有与外界连通的腔室;阴极层,设置在支撑骨架远离腔室的一侧并环绕支撑骨架,且阴极层由阴极材料形成;分隔膜,环绕阴极层设置;以及阳极层,环绕分隔膜设置,且阳极层由阳极材料形成且负载有微生物。本发明专利技术所提出的微生物燃料电池,工作过程中可将微生物分解污水中COD的过程与水过滤过程进行结合起来,如此,在净化污水的同时,还可产电,并能处理高浓度有机废水;且其耐冲击负荷能力高,可组装到污水处理装置中,还具有模块化的特征,利于污水处理装置的放大与规模化;易于搭建,制造原料成本低,有利于工业化推广的潜力。

Microbial fuel cell, sewage treatment plant

The invention provides a microbial fuel cell and a sewage treatment device. The microbial fuel cell includes a support frame, having a cavity communicated with the outside; the cathode layer is arranged on the support frame, the side away from the chamber and surrounding the supporting frame, and a cathode layer formed by the cathode materials; separating membrane around the cathode layer; and the anode layer, separating film around the set, and the anode layer from the anode material is formed and the load of microorganisms. Microbial fuel cell of the present invention, the working process of the microorganisms can be water filtration process and decomposition process of COD in wastewater are combined, so, in the purification of sewage at the same time, also can produce electricity, and treatment of high concentration organic wastewater; and the capacity of resisting impact load is high, can be assembled to the sewage treatment device that is characteristic of modular, conducive to the sewage treatment plant to enlarge and scale; to set up manufacturing, low cost of raw materials, is conducive to the promotion of industrialization potential.

【技术实现步骤摘要】
微生物燃料电池、污水处理装置
本专利技术涉及污水处理
,具体的,本专利技术涉及微生物燃料电池、污水处理装置。
技术介绍
目前,环境问题与能源问题是社会发展面临的两大难题。微生物燃料电池不仅能够实现电能的输出,还可以在产生电能的同时,利用产电微生物将污水中的有机物分解,从而实现污水的处理。具体的,利用附着在阳极的产电微生物将污水中的有机物氧化,同时阴极接受电子完成还原半反应。阴极电势高于阳极电势时即可对外输出电能。然而,目前的微生物燃料电池、污水处理装置仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术的专利技术人在研究过程中,提供了一种微生物燃料电池以及污水处理装置。该微生物燃料电池在工作时,污水经位于外侧的阳极层、分隔膜和阴极层,最终由中空的支撑骨架流出。该微生物燃料电池在工作过程中,可将微生物分解污水中COD的过程与水过滤过程进行结合起来,阳极层负载有的产电微生物还可将污水中有机物氧化,产生电子并被阴极层接收,从而完成还原半反应。如此,在净化污水的同时,该微生物燃料电池还可有效地产电,并且能处理高浓度有机废水。而且该微生物燃料电池的耐冲击负荷能力高;还可作为污水处理装置的核心模块,组装到污水处理装置中,从而具有模块化的特征,易于应用到不同规模的污水处理装置,利于反应器的放大与规模化。该污水处理装置包括了进水单元、微生物燃料电池、出水单元和电能回收单元,构造紧凑简约,易于实现装置构型的放大;作为一种模块化、组件式的污水处理与能量回收利用装置,具有低能耗、耐冲击负荷、可利用污水化学能产生电能等特点,不仅可以用于生活污水的处理,更可以应用于高浓度有机工业废水的处理,具体例如煤制气废水的处理。有鉴于此,本专利技术的一个目的在于提出一种既可处理低浓度的生活污水、也可处理高浓度有机废水、可利用污水化学能产生电能或者制造成本低的微生物燃料电池。在本专利技术的第一方面,本专利技术提出了一种微生物燃料电池。根据本专利技术的实施例,所述微生物燃料电池包括:支撑骨架,所述支撑骨架具有与外界连通的腔室;阴极层,所述阴极层设置在所述支撑骨架远离所述腔室的一侧,并环绕所述支撑骨架,且所述阴极层由阴极材料形成;分隔膜,所述分隔膜环绕所述阴极层设置;以及阳极层,所述阳极层环绕所述分隔膜设置,且所述阳极层由阳极材料形成且负载有微生物。专利技术人意外地发现,本专利技术实施例的微生物燃料电池能够将微生物分解有机污染物的过程以及水过滤过程进行有机结合,阳极负载有的产电微生物将污水中有机物氧化,产生电子并被阴极接收从而完成还原半反应。如此,在净化污水的同时,该微生物燃料电池还可有效地产电,并且能处理高浓度有机废水;而且其耐冲击负荷能力高,可组装到污水处理装置中,还具有模块化的特征,利于污水处理装置的放大与规模化;易于搭建,制造原料成本低,有利于工业化推广的潜力。另外,根据本专利技术上述实施例的微生物燃料电池,还可以具有如下附加的技术特征:根据本专利技术的实施例,所述分隔膜选自玻璃纤维、滤布、塑料网、尼龙布、阳离子交换膜和阴离子交换膜的至少之一。根据本专利技术的实施例,所述阴极材料以及所述阳极材料分别独立地选自活性炭颗粒、石墨颗粒和碳纤维布的至少之一。根据本专利技术的实施例,所述阴极层进一步包括第一阴极集电网以及第二阴极集电网,且所述第一阴极集电网以及所述第二阴极集电网分别设置在所述阴极材料的两侧。根据本专利技术的实施例,所述阳极层进一步包括第一阳极集电网以及第二阳极集电网,且所述第一阳极集电网以及所述第二阳极集电网分别设置在所述阴极材料的两侧。根据本专利技术的实施例,所述第一阴极集电网、所述第二阴极集电网、所述第一阳极集电网和所述第二阳极集电网,各自独立地为钛网或不锈钢网。根据本专利技术的实施例,所述微生物燃料电池进一步包括:支撑层,所述支撑层设置在所述阳极层的外壁,且所述支撑层为钛网或不锈钢网。在本专利技术的第二方面,本专利技术提出了一种污水处理装置。根据本专利技术的实施例,所述污水处理装置包括:污水处理单元,所述污水处理单元包括至少一个上述的微生物燃料电池;进水单元,所述进水单元用于向所述污水处理单元供给污水;出水单元,所述出水单元与所述污水处理单元相连,用于收集所述微生物燃料电池过滤后的水;以及电能回收单元,所述电能回收单元与污水处理单元电连接。专利技术人意外地发现,本专利技术实施例的污水处理装置,其构造紧凑简约、易于实现装置构型的放大;作为一种模块化、组件式的污水处理与能量回收利用装置,具有低能耗、耐冲击负荷、可利用污水化学能产生电能等特点,既可以用于生活污水的处理,也可用于工业废水的处理。本领域技术人员能够理解的是,前面针对微生物燃料电池所描述的特征和优点,仍适用于该污水处理装置,在此不再赘述。另外,根据本专利技术上述实施例的污水处理装置,还可以具有如下附加的技术特征:根据本专利技术的实施例,所述污水处理装置进一步包括:曝气单元,所述曝气单元的至少一部分设置在所述微生物燃料电池的阴极层内。根据本专利技术的实施例,所述曝气单元包括穿孔管。根据本专利技术的实施例,所述污水处理装置包括多个所述污水处理单元,且所述多个污水处理单元之间并联设置。根据本专利技术的实施例,所述污水处理装置包括多个所述污水处理单元,且所述多个污水处理单元之间串联设置。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1是本专利技术一个实施例的微生物燃料电池的横截面的结构示意图;图2是本专利技术一个实施例的微生物燃料电池的纵截面的结构示意图;图3是本专利技术另一个实施例的微生物燃料电池的横截面的结构示意图;图4是本专利技术一个实施例的污水处理装置的结构示意图;图5是本专利技术另一个实施例的污水处理装置的主视结构示意图;图6是本专利技术另一个实施例的污水处理装置的俯视结构示意图;图7是本专利技术另一个实施例的污水处理装置的配水槽堰板的立面结构示意图;图8是本专利技术一个实施例的污水处理装置的处理煤制气废水COD变化图;图9是本专利技术一个实施例的污水处理装置的处理煤制气废水同步产电图;图10是本专利技术一个实施例的污水处理装置的处理煤制气废水同步产电功率图。附图标记10支撑骨架20阴极层21第一阴极集电网22第二阴极集电网30分隔膜40阳极层41第一阳极集电网42第二阳极集电网50支撑层100微生物燃料电池200污水处理单元300进水单元310配水槽3110配水槽堰板400出水单元500电能回收单元600曝气单元具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例,本
人员会理解,下面实施例旨在用于解释本专利技术,而不应视为对本专利技术的限制。除非特别说明,在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的,本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可通过市购到的常规产品。在本专利技术的一个方面,本专利技术提出了一种微生物燃料电池。参照图1~3,对本专利技术的微生物燃料电池进行详细的描述。根据本专利技术的实施例,参照图1和图2,该微生物燃料电池100(图中未标出)包括:支撑骨架10,阴极层20,分隔膜30以及阳极层40。其中,支撑骨架10具有与外界连通的腔室11;阴极层20本文档来自技高网
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微生物燃料电池、污水处理装置

【技术保护点】
一种微生物燃料电池,其特征在于,包括:支撑骨架,所述支撑骨架具有与外界连通的腔室;阴极层,所述阴极层设置在所述支撑骨架远离所述腔室的一侧,并环绕所述支撑骨架,且所述阴极层由阴极材料形成;分隔膜,所述分隔膜环绕所述阴极层设置;以及阳极层,所述阳极层环绕所述分隔膜设置,且所述阳极层由阳极材料形成且负载有微生物。

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池,其特征在于,包括:支撑骨架,所述支撑骨架具有与外界连通的腔室;阴极层,所述阴极层设置在所述支撑骨架远离所述腔室的一侧,并环绕所述支撑骨架,且所述阴极层由阴极材料形成;分隔膜,所述分隔膜环绕所述阴极层设置;以及阳极层,所述阳极层环绕所述分隔膜设置,且所述阳极层由阳极材料形成且负载有微生物。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池,其特征在于,所述分隔膜选自玻璃纤维、滤布、塑料网、尼龙布、阳离子交换膜和阴离子交换膜的至少之一。3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池,其特征在于,所述阴极材料以及所述阳极材料分别独立地选自活性炭颗粒、石墨颗粒和碳纤维布的至少之一。4.根据权利要求3所述的微生物燃料电池,其特征在于,所述阴极层进一步包括第一阴极集电网以及第二阴极集电网,且所述第一阴极集电网以及所述第二阴极集电网分别设置在所述阴极材料的两侧。5.根据权利要求3所述的微生物燃料电池,其特征在于,所述阳极层进一步包括第一阳极集电网以及第二阳极集电网,且所述第一阳极集电网以及所述第二阳极集电网分别设置在所述阴极材料的两侧。6.根据权利要求4或5所述的微生物燃料电池,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:张潇源黄霞姬保江
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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