一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，包括电控模块、污水注入模块、二氧化碳供给模块、微生物燃料电池模块、藻类光合生物反应器、氧气反馈模块和取样模块。本发明专利技术研制的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，可以对人体排泄物或污水进行净化处理，产生电能，藻类光合生物反应器利用二氧化碳产生人类或动植物需要的氧气；同时氧气可供微生物燃料电池微生物作为补给，而微生物燃料电池产生电能，利用LED光源发光供藻类光合生物系统使用，两个分系统串联循环利用，相得益彰。相得益彰。相得益彰。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置


[0001]本专利技术属于燃料电池的
，具体涉及一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置。

技术介绍

[0002]随着我国城市经济的快速发展，城市规模日益膨胀，城市环境基础设施不足，大量污染物入河，水体中COD氮、磷等污染物浓度超标，河流水体污染严重，出现季节性或终年黑臭水体，生态系统结构严重失衡，影响景观及人类生产和健康，成为目前极为突出的城市水环境问题。
[0003]污水中较高的氮元素极易造成水体的富营养化，对环境造成污染，因此对污水进行深度脱氮具有重要的意义。在污水脱氮反硝化过程中需要充足的碳源，碳源的不足会使脱氮的效果受到影响，因此通常需要额外投加碳源来改善污水的碳氮比、优化脱氮条件，从而提高污水的脱氮效果。
[0004]微生物燃料电池(MFC)是以酶或阳极微生物作为催化剂，通过其代谢作用降解有机物，实现生物质能转化为电能的装置。MFC以阳极微生物为催化剂催化氧化底物，产生电子、质子和CO2，电子传递到阳极表面并通过外接导线到达阴极，质子由质子交换膜传递到阴极，电子、质子和最终电子受体在阴极相结合被消耗，实现了高效去除污染物的同时产生电能。
[0005]而现有的微生物燃料电池转换效率低，且不能实时监测当前微生物燃料电池的作业参数，不能给予微生态物质转化再生技术在轨试验验证提供前期研究基础。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，以解决或改善上述的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0008]一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其包括包括电控模块、污水注入模块、二氧化碳供给模块、微生物燃料电池模块、藻类光合生物反应器、氧气反馈模块和取样模块；
[0009]污水注入模块与微生物燃料电池模块连通，二氧化碳供给模块与藻类光合生物反应器连通；微生物燃料电池模块与藻类光合生物反应器连通，且在微生物燃料电池模块与藻类光合生物反应器之间设置光照系统；藻类光合生物反应器通过氧气反馈模块与微生物燃料电池模块的进气端连通。
[0010]优选地，微生物燃料电池模块包括若干从上至下依次排列的微生物燃料电池；燃料电池上安装压力传感器和电池测量系统；燃料电池外部安装相机和光照系统。
[0011]优选地，光照系统包括若干阵列的LED。
[0012]优选地，污水注入模块包括污水储袋，污水储袋与微生物燃料电池模块之间连接
的管路上安装电磁阀和水泵。
[0013]优选地，二氧化碳供给模块包括二氧化碳气罐；二氧化碳气罐与藻类光合生物反应器之间连通的管路上依次安装调压阀、流量计、电磁阀和脱气膜。
[0014]优选地，氧气反馈模块包括氧气反馈管路，氧气反馈管路上安装与脱气膜连通的电磁阀、真空泵、电磁阀和空气过滤器。
[0015]优选地，取样模块包括水质传感器、藻类水质取样器和污水处理水质取样器；水质传感器安装于微生物燃料电池连通的管路上，藻类水质取样器通过电池阀、隔膜泵和固液过滤器与藻类光合生物反应器连通。
[0016]优选地，污水处理水质取样器安装于微生物燃料电池和藻类光合生物反应器之间连通的管路上；藻类光合生物反应器内安装溶解氧传感器和pH传感器。
[0017]优选地，电控模块包括电源模块、控制模块和数据采集模块。
[0018]一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置的控制方法，包括：
[0019]开启污水储袋管路上的电磁阀，启动水泵，将污水泵入生物燃料电池，同时开启光照系统；
[0020]开启微生物燃料电池内循环管路水泵，使微生物燃料电池系统的污水循环流动，同时通过水质取传感器实时监测水质处理情况；
[0021]待微生物燃料电池处理完后，开启微生物燃料电池和藻类光合生物反应器之间的水泵以及水质取样管路中的电磁阀，将净化后的污水收集到污水处理水质取样器中；
[0022]开启微生物燃料电池和藻类光合生物反应器之间的水泵和电磁阀，将污水泵入藻类光合生物反应器；同时，开启污水管路，泵入新的污水到微生物燃料电池容器内；
[0023]开启二氧化碳管路上的电磁阀，将二氧化碳气罐中的二氧化碳通过脱气膜导入藻类光合生物反应器；
[0024]控制光照系统，一天内开启16小时，关闭8小时；
[0025]藻类光合生物反应器中的溶解氧传感器和pH传感器实时监测反应器中液体的溶解氧和pH值；
[0026]若溶解氧大于12mg/L时，启动氧气反馈管路，利用真空泵将反应器中的气体通过脱气膜抽入到微生物燃料电池；
[0027]若溶解氧小于3mg/L时，则开启光照系统，直至溶解氧大于6mg/L时关闭LED光源，继续开启16小时，关闭8小时的周期照射；
[0028]若pH值大于8.5，持续充入二氧化碳；
[0029]若pH值小于6，则强制关闭光照系统，当pH值大于6时，继续开启16小时，关闭8小时的周期照射；
[0030]当二氧化碳使用完毕，即pH值不能调节时，开启藻类取样管路，利用隔膜泵将藻类反应器中的液体泵入到藻类水质取样器，同时通过固液过滤器滤网获得藻类，完成藻类和水质的取样；
[0031]当完成藻类取样后，关闭整个系统。
[0032]本专利技术提供的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，具有以下有益效果：
[0033]本专利技术研制的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，可以对人体排
泄物或污水进行净化处理，产生电能，藻类光合生物反应器利用二氧化碳产生人类或动植物需要的氧气；同时氧气可供微生物燃料电池微生物作为补给，而微生物燃料电池产生电能，利用LED光源发光供藻类光合生物系统使用，两个分系统串联循环利用，相得益彰。
附图说明
[0034]图1为本装置流体原理图。
[0035]图2为试验装置系统工作原理图。
[0036]图3为电控模块控制框图。
[0037]其中，1、污水储袋；2、生物燃料电池；3、隔膜泵；4、水质传感器；5、固液过滤器；6、隔膜泵；7、电磁阀；8、燃料电池出水样品收集器；9、电磁阀；10、藻类光合生物反应器；11、溶解氧传感器；12、脱气膜；13、电磁阀；14、压力阀；15、二氧化碳气罐；16、电磁阀；17、真空泵；18、电磁阀；19、空气过滤器；20、固液过滤器；21、隔膜泵；22、电磁阀；23、出水样品收集器。
具体实施方式
[0038]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0039]根据本申请的一个实施例，参考图1-图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：包括电控模块、污水注入模块、二氧化碳供给模块、微生物燃料电池模块、藻类光合生物反应器、氧气反馈模块和取样模块；所述污水注入模块与微生物燃料电池模块连通，二氧化碳供给模块与藻类光合生物反应器连通；所述微生物燃料电池模块与藻类光合生物反应器连通，且在微生物燃料电池模块与藻类光合生物反应器之间设置光照系统；所述藻类光合生物反应器通过氧气反馈模块与微生物燃料电池模块的进气端连通。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述微生物燃料电池模块包括若干从上至下依次排列的微生物燃料电池；所述燃料电池上安装压力传感器和电池测量系统；所述燃料电池外部安装相机和光照系统。3.根据权利要求2所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述光照系统包括若干阵列的LED。4.根据权利要求1所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述污水注入模块包括污水储袋，污水储袋与微生物燃料电池模块之间连接的管路上安装电磁阀和水泵。5.根据权利要求1所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述二氧化碳供给模块包括二氧化碳气罐；所述二氧化碳气罐与藻类光合生物反应器之间连通的管路上依次安装调压阀、流量计、电磁阀和脱气膜。6.根据权利要求1所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述氧气反馈模块包括氧气反馈管路，氧气反馈管路上安装与脱气膜连通的电磁阀、真空泵、电磁阀和空气过滤器。7.根据权利要求1所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串联试验装置，其特征在于：所述取样模块包括水质传感器、藻类水质取样器和污水处理水质取样器；所述水质传感器安装于微生物燃料电池连通的管路上，所述藻类水质取样器通过电池阀、隔膜泵和固液过滤器与藻类光合生物反应器连通。8.根据权利要求7所述的微生物燃料电池和藻类光合生物系统串...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲伟，周广武，周志成，周青华，徐绯，卿人韦，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：