一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置及方法，装置应用于环境水体修复及可再生能源开发，包括网格状箱体、支撑浮岛、阴极区阳极区、电极材料、密封防水导线电路通路、电路电阻、电量指示装置、蓄电池、光伏板、沼生植物组合、自动投药装置、化学配比药剂；所述电极材料、电路电阻、电量指示装置、蓄电池、光伏板、自动投药装置由密封防水导线电路通路连接；所述去除配方药剂采用MgSO4·5H2O为氮去除试剂，Al3(SO4)3为磷去除试剂，(NH4)2SO4作为氮调节试剂，Na2HPO4作为磷调节试剂；装置可实现针对性水体污染处理，可满足不同等级、不同水域、不同生产生活需求，具有很强使用覆盖性。

A fuel cell device and method for repairing water pollution automatically

The present invention discloses a remediation of water pollution fuel cell device and method of automatic dosing device, applied to water environment restoration and development of renewable energy, including grid shaped box, supporting floating island, anode region, cathode electrode materials, waterproof wire circuit, power circuit, resistance path indicating device, battery, and photovoltaic panels biogas plants combination, automatic dosing device, chemical reagent; the electrode material, electric circuit resistance, indicating device, batteries, photovoltaic panels, automatic dosing device connected by sealing wire circuit path; the removal agent formula for nitrogen removal reagent by MgSO4 - 5H2O, Al3 (SO4) 3 for phosphorus removal reagent, 2SO4 (NH4) as a nitrogen regulating reagent, Na2HPO4 as phosphorus regulating reagent; device can realize the targeted water pollution treatment, can meet the needs of different levels, Different water areas, different production and life needs, with a strong use of coverage.

【技术实现步骤摘要】
一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置及方法
本专利技术涉及环境水体修复及可再生能源开发领域，是一种适合针对受污染水体TN、TP、COD、BOD5指标进行绿色降解修复处理的立体混合植物微生物燃料电池装置，采用自动投药装置进行化学药剂处理水体污染，并结合植物-微生物水体修复作用搭建燃料电池装置，充分将生物化学能转化为电能，为装置本身自动投药装置进行供电。
技术介绍
绿色环保、节能减排越来越成为当今发展主旋律，水体污染严重影响人们的生产生活，修复受污染水体，获得符合使用要求的水源成为一个亟待解决问题。研究表明，来源于农业、工业及日常生活的水体污染物，主要为富氮磷营养物质、有机化合物，这些污染物会通过动植物富集作用进入人体影响人群健康。寻找有效降解水体污染的方法，根据需要对水体TN、TP、COD、BOD5多种指标进行降解处理成为众多研究者一直致力的研究课题。传统水污染治理主要采用如下几种方式：化学降解法、植物降解法、微生物降解法。化学法降解速率高，周期短，但次生污染较严重，不符合环境友好要求。植物修复成本低，绿色环保，无次生污染但修复周期过长，植物生长可控制性较差。微生物法降解速率处中等水平，但其操作难度大，成本相对偏高，微生物存活易受到环境变化干扰。李凯等(化学沉淀法－次氯酸钠氧化法联合去除污水中氨氮的试验江苏农业科学2014年第42卷第3期)比较化学沉淀法与次氯酸钠氧化法单一运用、综合运用优缺后发现沉淀法后继续次氯酸钠法氧化效果最好，氨氮去除率达到83％～84％，但强氧化试剂次氯酸钠大量使用会造成试剂使用次生污染。吴虹玥等(外来物种水葫芦的生态环境效应世界科技研究与发展2004年02期)研究发现水葫芦富集作用强,能有效改良水质,其在废水氮磷指标净化，有机废水净化，重金属污染净化等方面都有一定效果，但富集及改善周期较长，不满足工业净化效率需求。宋海亮等(一种微生物燃料电池耦合电极生物膜除磷脱氮系统及应用授权公告号CN103979688B授权公告日2015.07.29)搭建强化除磷脱氮生态型微生物电池耦合电极生物膜系统，发现该装置系统降解水体磷氮成分效果较好，但微生物培养驯化及使用维护成本较高，不适宜工业生产广泛应用。微生物燃料电池将底物直接转化为电能,保证了具有较高能量转化效率。不同于生物能处理,微生物燃料电池在常温环境条件下能够有效运作。但微生物燃料电池治理水体污染系统维护难度较大，治理效果显现较慢，且众多研究人员仅致力于治理效果的提高，未考虑产出电量实际使用问题。新型能源是近年来能源研究热门，随着经济快速发展，能源需求呈现多样化。植物-微生物燃料电池在众多新能源研究中表现出良好环境友好性和可持续利用性，其能源产出理念符合绿色环保，节能减排科学发展要求。规模化搭建水体降解装置可实现电量汇合使用，充分发挥燃料电池产电效能。现代化发展要求水体污染物及各项指标降解具有高效率，低成本，环境友好等特征。沼生植物混合共生是还原植物生长自然状态，具有单一植物无法达到的生态污染降解优势，环境友好且可提高植物降解效率，解决现今水体污染复合程度高、修复难度大、周期过长、单一植物无法满足去除复合型污染等问题。化学法去除效率高，沼生植物天然可减小药剂次生污染程度并富集水体污染物，燃料电池原理可使电子定向流动，规模化后形成可使用电量为装置本身供能。合理结合化学治理与植物修复，兼具化学法高效性与植物微生物绿色环保性，同时实际使用产出电量，是降低污染降解成本综合利用微生物燃料电池的最佳方案。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是结合化学降解法采用混生植物搭建可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置，单元装置产电合并使用到整体装置的投药运行，本专利技术装置可实现对污染水体TN、TP、COD、BOD5指标绿色降解修复处理，具有绿色环保，成本低廉，运行状态稳定，可循环再生优势。技术方案：一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置及方法，该装置及方法基于燃料电池基本原理，包括网格状箱体、支撑浮岛、阴极区阳极区、电极材料、密封防水导线电路通路、电路电阻、电量指示装置、蓄电池、光伏板、沼生植物组合、自动投药装置、化学配比药剂。所述方案网格状箱体设置四个主支撑杆，沿支撑杆设有等间距定位卡口，可根据水体深度、沉积物厚度进行卡口位置选择，确定浮岛在水体中竖直方向位置。所述方案支撑浮岛为可漂浮可搭载正方形支撑平台，浮岛易拆装易组合，搭载一定器件后可保持水平稳定，边长30cm，中央设置栽植孔，孔径10cm。所述方案阴极区范围为搭载在浮岛上植物组合的根系部位于浮岛上表面区域，阴极电极处于好氧状态，电极与植物根系、植物茎交接处稍接触。阳极范围是水体底层与河床交接处，阳极处于厌氧状态，位置处于沉积物上表层内，薄泥层覆盖阻止阳极移动。所述方案电极材料为石墨材料，内部疏松多孔外观呈毡状，形状圆形，阴电极直径20cm，阳电极直径25cm。所述方案密封防水导线电路通路处于密封防水管道中，阳极导线红色，长度为水体垂直高度1.1倍，阴极导线蓝色，长度为浮岛厚度1.5倍。所述方案电路电阻为阻值稳定电阻，两端设置可换接口方便装置线路维护及电阻更换。所述方案电量指示装置为可视电压计或电流计，处浮岛上方避光防水利于观测位置，规模化组建浮岛体系配备1台综合电量指示装置，指示装置两端设置线路可换接口方便装置线路维护及电量指示装置更换。所述方案蓄电池为环保锂电池，位于浮岛上方避光防水处，规模化组建浮岛体系根据需求配置锂电池，锂电池两端设置线路可换接口方便装置线路维护及蓄电池更换。所述方案光伏板为环保光伏板，位于浮岛上方充分受光照处，与蓄电池连接，可将光伏产电进行存储，光伏板两端设置线路可换接口方便装置线路维护及光伏板更换。所述方案沼生植物组合备选种类为鸢尾、黄花水龙、水葫芦、木芙蓉等沼生无互相排斥性植物，根据沼生植物生长周期、植物根系尺寸、待处理污染物种类进行两种及以上组合搭配构成沼生植物组合。所述方案自动投药装置为电控流量药剂投放装置，可电子化控制药剂投放流量大小，带有总控电路板、药剂储存室、药剂输送管路。所述方案化学配比药剂为对沼生植物组合无明显损伤，不产生次生药剂污染化学药品。采用MgSO4·5H2O为氮去除试剂，Al3(SO4)3为磷去除试剂，(NH4)2SO4作为氮调节试剂，Na2HPO4作为磷调节试剂。本专利技术氨氮去除配方为黄花水龙水葫芦组合搭配MgSO4·5H2O/(NH4)2SO4/Na2HPO4比例1.2:1:1混合药剂。磷去除配方为黄花水龙鸢尾组合搭配Al3(SO4)3/(NH4)2SO4/Na2HPO4比例1:1:1混合药剂。COD去除配方为黄花水龙水葫芦组合搭配MgSO4·5H2O/(NH4)2SO4/Na2HPO4比例1.2:1:1.3混合药剂。BOD5去除配方为黄花水龙木芙蓉组合搭配MgSO4·5H2O/(NH4)2SO4/Na2HPO4比例1.2:1:1混合药剂。本专利技术在利用混生植物生态优势基础上融合化学法高效便捷特点，结合微生物燃料电池产电优势，进行合理化设置，凸显优势规避不足，构建对水体各项指标降解处理具有高效、综合、联系合理的可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置。本专利技术适合对众多城市河道水以及工业排放水进行降解处理，装置构造简单，适应性好。污水降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置，其特征在于，装置包括网格状箱体、支撑浮岛、阴极区阳极区、电极材料、密封防水导线电路通路、电路电阻、电量指示装置、蓄电池、光伏板、沼生植物组合、自动投药装置、化学配比药剂这些部分；所述网格状箱体设置四个主支撑杆，沿支撑杆设有等间距定位卡口，可根据水体深度、沉积物厚度进行卡口位置选择，确定浮岛在水体中竖直方向位置；所述支撑浮岛为可漂浮可搭载正方形支撑平台，浮岛易拆装易组合，搭载一定器件后可保持水平稳定，边长30cm，中央设置栽植孔，孔径10cm；所述阴极区范围为搭载在浮岛上植物组合的根系部位于浮岛上表面区域，阴极电极处于好氧状态，电极与植物根系、植物茎交接处稍接触。阳极范围是水体底层与河床交接处，阳极处于厌氧状态，位置处于沉积物上表层内，薄泥层覆盖阻止阳极移动；所述电极材料为石墨材料，内部疏松多孔外观呈毡状，形状圆形，阴电极直径20cm，阳电极直径25cm；所述密封防水导线电路通路处于密封防水管道中，阳极导线红色，长度为水体垂直高度1.1倍，阴极导线蓝色，长度为浮岛厚度1.5倍；所述电路电阻为阻值稳定电阻，两端设置可换接口方便装置线路维护及电阻更换；所述电量指示装置为可视电压计或电流计，处浮岛上方避光防水利于观测位置，规模化组建浮岛体系配备1台综合电量指示装置，指示装置两端设置线路可换接口方便装置线路维护及电量指示装置更换；所述蓄电池为环保锂电池，位于浮岛上方避光防水处，规模化组建浮岛体系根据需求配置锂电池，锂电池两端设置线路可换接口方便装置线路维护及蓄电池更换；所述光伏板为环保光伏板，位于浮岛上方充分受光照处，与蓄电池连接，可将光伏产电进行存储，光伏板两端设置线路可换接口方便装置线路维护及光伏板更换；所述沼生植物组合备选种类为鸢尾、黄花水龙、水葫芦、木芙蓉等沼生无互相排斥性植物，根据沼生植物生长周期、植物根系尺寸、待处理污染物种类进行两种及以上组合搭配构成沼生植物组合；所述自动投药装置为电控流量药剂投放装置，可电子化控制药剂投放流量大小，带有总控电路板、药剂储存室、药剂输送管路；所述化学配比药剂为对沼生植物组合无明显损伤，不产生次生药剂污染化学药品。...

【技术特征摘要】
1.一种可修复水体污染可自动投药的燃料电池装置，其特征在于，装置包括网格状箱体、支撑浮岛、阴极区阳极区、电极材料、密封防水导线电路通路、电路电阻、电量指示装置、蓄电池、光伏板、沼生植物组合、自动投药装置、化学配比药剂这些部分；所述网格状箱体设置四个主支撑杆，沿支撑杆设有等间距定位卡口，可根据水体深度、沉积物厚度进行卡口位置选择，确定浮岛在水体中竖直方向位置；所述支撑浮岛为可漂浮可搭载正方形支撑平台，浮岛易拆装易组合，搭载一定器件后可保持水平稳定，边长30cm，中央设置栽植孔，孔径10cm；所述阴极区范围为搭载在浮岛上植物组合的根系部位于浮岛上表面区域，阴极电极处于好氧状态，电极与植物根系、植物茎交接处稍接触。阳极范围是水体底层与河床交接处，阳极处于厌氧状态，位置处于沉积物上表层内，薄泥层覆盖阻止阳极移动；所述电极材料为石墨材料，内部疏松多孔外观呈毡状，形状圆形，阴电极直径20cm，阳电极直径25cm；所述密封防水导线电路通路处于密封防水管道中，阳极导线红色，长度为水体垂直高度1.1倍，阴极导线蓝色，长度为浮岛厚度1.5倍；所述电路电阻为阻值稳定电阻，两端设置可换接口方便装置线路维护及电阻更换；所述电量指示装置为可视电压计或电流计，处浮岛上方避光防水利于观测位置，规模化组建浮岛体系配备1台综合电量指示装置，指示装置两端设置线路可换接口方便装置线路维护及电量指示装置更换；所述蓄电池为环保锂电池，位于浮岛上方避光防水处，规模化组建浮岛体系根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦，丁建宁，徐国良，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32