一种微生物电池阴极自增氧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种微生物电池阴极自增氧装置。包括微生物燃料电池供电模块、阴极增氧模块；所述微生物燃料电池供电模块包括微生物燃料电池、升压模块、储能元件；所述微生物燃料电池通过升压模块、储能元件为所述阴极增氧模块供电，所述阴极增氧模块用于实现氮氧分离，并将产生的氧气输送至所述微生物燃料电池阴极，以提高微生物燃料电池阴极溶氧量。该装置无需使用人工电源就能实现微生物燃料电池自增氧的目的，提高微生物燃料电池的分解有机物效率，对污水处理意义重大。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物电池阴极自增氧装置
本技术涉及微生物电池应用领域，尤其涉及一种微生物电池阴极自增氧装置。
技术介绍
目前，世界上超过90%的城市污水处理均釆用活性污泥法，在处理过程中一般有占处理污水体积0.3%-0.5%（以含水率97%计）的污泥产生。截至2012年7月我国已经投入运行的城镇污水处理设施达到1470座，设计处理能力9038万吨/日，平均每天处理污水6639万吨。据此估算，2012年全国产生污泥约7270-12116万吨，随着我国污水处理能力的提高，届时污水处理厂污泥量将成倍增长。目前污泥处理常用做法是经过浓缩、脱水和稳定化等预处理后再用投地填海、干燥焚烧和土地利用等方法处置。但城市污泥含水率高，积大，腐烂，成分复杂，它是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解有机物、重金属和盐类以及少量的病原微生物和寄生虫卵等，而导致污泥处理成本高，约占整个污水工艺运行成本的40%-60%。正是由于目前污泥处理过程中的高能耗、高投入，导致大量未经处理的污泥任意堆放或简单填埋，不但会对环境造成新的污染，而且还浪费污泥中的有用资源。同时环境标准的日益严格使常规处置方法变得非常困难，而且没能充分利用污泥的潜在价值，发挥其经济效益。微生物燃料电池主要是把生物化学能转化电能的一种新型技术，由于该技术可以实现废水处理的同时实现电能回收，其正在引起世界范围内研究学者的广泛关注，成为环境科学与工程领域一个新的研究热点。尤其是在能源供需矛盾日益突出，环境污染日益严重的今天，MFC显示出其它技术无法比拟的优越性。但典型的微生物燃料电池由一个厌氧的阳极和好氧的阴极组成。在阳极分离出的质子通过交换膜传递至阴极，与氧和电子结合成水。因此微生物燃料电池产电性能不高，其中很重要的原因就是阴极端的溶氧量不足。实验室中解决微生物燃料电池阴极溶氧量不足是普遍采用市场上由220V供电的增氧机，无法推广到城市污水处理。或者说现有采用微生物燃料电池的城市污水处理对阴极溶氧量问题没有采取任何措施。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种微生物电池阴极自增氧装置，该装置通过微生物燃料电池对阴极增氧模块进行供电，增氧模块反作用于微生物燃料电池阴极，提高阴极室中的溶氧量，本装置无需使用人工电源就能实现微生物燃料电池自增氧的目的，提高微生物燃料电池的分解有机物效率，对污水处理意义重大。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种微生物电池阴极自增氧装置，包括微生物燃料电池供电模块、阴极增氧模块；所述微生物燃料电池供电模块包括微生物燃料电池、升压模块、储能元件；所述微生物燃料电池通过升压模块、储能元件为所述阴极增氧模块供电，所述阴极增氧模块用于实现氮氧分离，并将产生的氧气输送至所述微生物燃料电池阴极，以提高微生物燃料电池阴极溶氧量。在本技术一实施例中，所述阴极增氧模块包括过滤器、充气泵、冷凝器、第一三通阀、第二三通阀、吸附塔、反向阀、消音器、储气罐、减压阀；空气经过滤器净化及充气泵升压压缩后，进入冷凝器冷却，冷却的压缩空气由第一三通阀进入，而后由第一三通阀进入吸附塔进行氮气和氧气的吸附分离；分离出的氧气一部分进入储气罐并经减压阀传输至微生物燃料电池阴极，另一部分经反向阀、第二三通阀对解吸完的吸附塔进行反吹冲洗，提高吸附塔的解吸效果，解吸后富余的氮气，通过第二三通阀经消音器排出。在本技术一实施例中，所述微生物燃料电池供电模块还包括一用于控制升压模块工作状态的迟滞比较器。在本技术一实施例中，所述升压模块为Boost电路。在本技术一实施例中，所述Boost电路包括电感L1、L2，电容C1、C2，二极管D1及MOS管，所述微生物燃料电池的正极经L1分别与L2的一端、C1的一端连接，L2的另一端经D1与C1的另一端连接，并经C2连接至微生物燃料电池的负极，L2的另一端还与MOS管的一端连接，MOS管的另一端连接至微生物燃料电池的负极，MOS管的控制端连接至所述迟滞比较器；其中，C2的两端作为所述Boost电路的输出端。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术装置通过微生物燃料电池对阴极增氧模块进行供电，增氧模块反作用于微生物燃料电池阴极，提高阴极室中的溶氧量，本技术装置无需使用人工电源就能实现微生物燃料电池自增氧的目的，提高微生物燃料电池的分解有机物效率，对污水处理意义重大。附图说明图1为本技术所述的微生物电池阴极自增氧的方法的整体结构框图图2为本技术所述的微生物电池阴极自增氧的方法的阴极增氧模块具体结构示意图图3为本技术所述的微生物电池阴极自增氧的方法的充电模块。图4为本技术所述的微生物电池阴极自增氧的方法中Boost电路具体框图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的技术方案进行具体说明。如图1-4所示，本技术的一种微生物电池阴极自增氧装置，包括微生物燃料电池供电模块、阴极增氧模块；所述微生物燃料电池供电模块包括微生物燃料电池、升压模块、储能元件；所述微生物燃料电池通过升压模块、储能元件为所述阴极增氧模块供电，所述阴极增氧模块用于实现氮氧分离，并将产生的氧气输送至所述微生物燃料电池阴极，以提高微生物燃料电池阴极溶氧量。所述阴极增氧模块包括过滤器、充气泵、冷凝器、第一三通阀、第二三通阀、吸附塔、反向阀、消音器、储气罐、减压阀；空气经过滤器净化及充气泵升压压缩后，进入冷凝器冷却，冷却的压缩空气由第一三通阀进入，而后由第一三通阀进入吸附塔进行氮气和氧气的吸附分离；分离出的氧气一部分进入储气罐并经减压阀传输至微生物燃料电池阴极，另一部分经反向阀、第二三通阀对解吸完的吸附塔进行反吹冲洗，提高吸附塔的解吸效果，解吸后富余的氮气，通过第二三通阀经消音器排出。所述微生物燃料电池供电模块还包括一用于控制升压模块工作状态的迟滞比较器。所述升压模块为Boost电路。所述Boost电路包括电感L1、L2，电容C1、C2，二极管D1及MOS管，所述微生物燃料电池的正极经L1分别与L2的一端、C1的一端连接，L2的另一端经D1与C1的另一端连接，并经C2连接至微生物燃料电池的负极，L2的另一端还与MOS管的一端连接，MOS管的另一端连接至微生物燃料电池的负极，MOS管的控制端连接至所述迟滞比较器；其中，C2的两端作为所述Boost电路的输出端。以下为本技术的具体工作过程描述。图2为本技术的阴极增氧模块的具体结构示意图。整个阴极增氧模块可划分为进气系统（过滤器、充气泵、冷凝器）、控制系统（两个三通阀，图中未标出两个三通阀）、吸附系统（一个或两个吸附塔）、解吸系统（反向阀、消音器）、产品系统（储气罐、减压阀）五个模块，过滤器净化及充气泵升压的压缩空气，进入冷凝器冷却，冷却的压缩空气由第一三通阀进入吸附塔进行氮气和氧气的吸附分离。分离出的氧气一部分进入储气罐并由软管流出至微生物燃料电池阴极液中，另一部分经反向阀，重新进入第二三通阀进行反吹冲洗，以解吸更多的氮气，并使其通过第二三通阀经消音器排出。本技术设计的微生物燃料电池供电模块如图3所示，可分为四个部分：微生物燃料电池、Boost电路、迟滞比较器、储能元件。微生物燃料电池在处理城市污水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物电池阴极自增氧装置，其特征在于：包括微生物燃料电池供电模块、阴极增氧模块；所述微生物燃料电池供电模块包括微生物燃料电池、升压模块、储能元件；所述微生物燃料电池通过升压模块、储能元件为所述阴极增氧模块供电，所述阴极增氧模块用于实现氮氧分离，并将产生的氧气输送至所述微生物燃料电池阴极，以提高微生物燃料电池阴极溶氧量；所述阴极增氧模块包括过滤器、充气泵、冷凝器、第一三通阀、第二三通阀、吸附塔、反向阀、消音器、储气罐、减压阀；空气经过滤器净化及充气泵升压压缩后，进入冷凝器冷却，冷却的压缩空气由第一三通阀进入，而后由第一三通阀进入吸附塔进行氮气和氧气的吸附分离；分离出的氧气一部分进入储气罐并经减压阀传输至微生物燃料电池阴极，另一部分经反向阀、第二三通阀对解吸完的吸附塔进行反吹冲洗，提高吸附塔的解吸效果，解吸后富余的氮气，通过第二三通阀经消音器排出；所述微生物燃料电池供电模块还包括一用于控制升压模块工作状态的迟滞比较器；所述升压模块为Boost电路。

【技术特征摘要】
1.一种微生物电池阴极自增氧装置，其特征在于：包括微生物燃料电池供电模块、阴极增氧模块；所述微生物燃料电池供电模块包括微生物燃料电池、升压模块、储能元件；所述微生物燃料电池通过升压模块、储能元件为所述阴极增氧模块供电，所述阴极增氧模块用于实现氮氧分离，并将产生的氧气输送至所述微生物燃料电池阴极，以提高微生物燃料电池阴极溶氧量；所述阴极增氧模块包括过滤器、充气泵、冷凝器、第一三通阀、第二三通阀、吸附塔、反向阀、消音器、储气罐、减压阀；空气经过滤器净化及充气泵升压压缩后，进入冷凝器冷却，冷却的压缩空气由第一三通阀进入，而后由第一三通阀进入吸附塔进行氮气和氧气的吸附分离；分离出的氧气一部分进入储气罐并经减压阀传输至微生物燃料电池阴极，另一部分经反向阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，罗志聪，郑书河，叶大鹏，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：新型
国别省市：福建,35