耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池，包括阳极电化学活性菌除碳系统、阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统、外电路及数据在线采集系统、厌氧密闭采样系统、气压稳定系统、磁力搅拌系统。本发明专利技术间歇运行，装置结构简单，与传统阴极反硝化脱氮型MFC相比，脱氮效果显著，氮负荷明显提高，产电效果良好，实用性大增，为微生物燃料电池和厌氧氨氧化技术开辟出一种新的应用。

A novel cathode efficient denitrifying microbial fuel cell based on coupled anaerobic ammonia oxidation

The invention discloses a cathode coupled anaerobic ammonia oxidation technology of high nitrogen and microbial fuel cell includes an anode, electrochemical activity of bacteria and carbon removal system, cathode anammox denitrification system, the external circuit and online data acquisition system, anaerobic closed sampling system, pressure stabilizing system, magnetic stirring system. The invention has the advantages of simple structure, intermittent operation, compared with the traditional cathode denitrification MFC, nitrogen removal effect, nitrogen load increased, electricity production effect is good, practical increase, open up a new application for microbial fuel cell and anaerobic ammonia oxidation technology.

【技术实现步骤摘要】
耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池
本专利技术属于微生物电化学系统
，尤其涉及一种耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池。
技术介绍
近年来，随着产业规模的扩大和人类活动的加剧，生活污水和工业废水中的氮污染呈现浓度增高、排放量增大的趋势，高氮含量废水的随意排放，不仅容易引起水体富营养化，还会大量消耗水中的溶解氧，造成严重的水体环境破坏。同时由于能源日趋紧张，污染治理过程中的能耗问题逐渐被重视起来，开发节能工艺与产品是国内外环保界的重点研究方向。微生物燃料电池(MicrobialFuelCell,简称MFC)是一种以产电微生物为催化剂，通过生物降解作用将存储在污染物中的化学能直接转化为电能的装置，阴极脱氮型MFC作为其应用的一种，兼具了同步脱氮除碳产电的性能，具有相当的现实意义和应用前景。其阳极中，有机物被降解产生电子，随即电子通过阳极电极、外电路、外置电阻后到达阴极电极，硝态氮和亚硝态氮等氮素污染物在阴极得到电子被还原成N2。目前脱氮型MFC研究主要基于同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、同步脱碳氨氧化等反应去除氮素，但其共同的缺陷在于反应路线长、剩余污泥量本文档来自技高网...

【技术保护点】
耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池，其特征在于包括阳极电化学活性菌除碳系统、阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统、外电路及数据在线采集系统、厌氧密闭采样系统、气压稳定系统、磁力搅拌系统；其中，阳极电化学活性菌除碳系统中各部件的结构关系为：在阳极室（8）左侧装第一配亚克力隔板（3），在中间加入第一硅胶垫片（4）并使用螺钉铆紧进行密封，阳极室右侧内部嵌入阳极电极碳毡（14），碳毡内部插入一根钛丝（10），并引出至阳极室外以供外电路连线，阳极室内部填充满电化学活性菌和阳极电解液（19）；阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统中各部件的结构关系为：在阴极室（18）右侧装配另第二亚克力隔板，在中间加入第二硅胶垫片并...

【技术特征摘要】
1.耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池，其特征在于包括阳极电化学活性菌除碳系统、阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统、外电路及数据在线采集系统、厌氧密闭采样系统、气压稳定系统、磁力搅拌系统；其中，阳极电化学活性菌除碳系统中各部件的结构关系为：在阳极室（8）左侧装第一配亚克力隔板（3），在中间加入第一硅胶垫片（4）并使用螺钉铆紧进行密封，阳极室右侧内部嵌入阳极电极碳毡（14），碳毡内部插入一根钛丝（10），并引出至阳极室外以供外电路连线，阳极室内部填充满电化学活性菌和阳极电解液（19）；阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统中各部件的结构关系为：在阴极室（18）右侧装配另第二亚克力隔板，在中间加入第二硅胶垫片并使用螺钉铆紧进行密封，阴极室左侧内部嵌入阴极电极碳布（16），碳布右侧涂上一层铂碳催化层（17），并在旁边紧密贴合另一根钛丝，并引出至阴极室外以供外电路连线，阴极室内部填充满厌氧氨氧化菌和阴极电解液（19）；外电路及数据在线采集系统中各部件的结构关系为：将阳极电化学活性菌除碳系统和阴极厌氧氨氧化菌脱氮系统进行拼合，中间夹入质子交换膜（15），质子交换膜（15）的两侧均设有硅胶垫片，使用螺钉铆紧进行密封构成一个耦合整体，随后使用铜制导线（13）连接至两根所述钛丝，并联接入电阻箱（11），再连至数据采集器（12）进行数据采集，全周期不间断运行；所述厌氧密闭采样系统中各部件的结构关系为：在阳极室（8）左侧、阴极室（18）右侧分别打孔并插入亚克力管（6），使用亚克力胶粘牢后各自连接一个医用三通阀（2），并接入一次性注射器（1）；所述气压稳定系统中各部件的结构关系为：在阳极室（8）、阴极室（18）顶部分别打孔并插入亚克力管，使用亚克力胶粘牢后各自连接一个医用三通阀，并接入蓝玻璃注射器（5）；磁力搅拌系统中各部件的结构关系为：在阳极室（8）、阴极室（18）内部均加入磁力搅拌子（7），底部放置磁力搅拌器（9）。2.根据权利要求1所述的耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池，其特征在于阳极室和阴极室构型大小完全相同，有效容积约28mL，进样口和取样口位于于两极室侧边，通过医用三通阀保证取样过程中双室的环境严格厌氧，通过一次性注射器取样。3.根据权利要求1所述的耦合厌氧氨氧化技术的阴极高效脱氮型微生物燃料电池，其特征在于所述气压稳定系统，采用阻力最小的蓝玻璃注射器收集产生的气体，主要包括阳极可能产生的CO2和阴极产生的N2，通过医用三通阀保证换气过程中双室的严格厌氧。4.根据权利要求1所述的耦合厌氧氨氧化技术的阴极高...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少奇，许明熠，李猛，
申请(专利权)人：华南理工大学，贵州科学院，
类型：发明
国别省市：广东,44