一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，厌氧一号阳极室与厌氧一号阴极室之间设置有阳离子交换膜，厌氧一号阴极室与厌氧甲烷反硝化二号阳极室之间设置有挡板，厌氧甲烷反硝化二号阳极室与厌氧氨氧化室之间、厌氧氨氧化室与厌氧甲烷反硝化二号阴极室之间均通过溢流通道连接，亚硝化反应室内设置有微曝气系统且底部设置有内回流槽，内回流槽通过回流管道为厌氧氨氧化和厌氧甲烷反硝化提供电子受体，所有极室的顶部均设置有电极插孔和参比电极插孔且电极材料采用碳毡类电极材料。本发明专利技术可同步实现厌氧氧化

【技术实现步骤摘要】
一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池


[0001]本专利技术涉及微生物燃料电池
，尤其涉及一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池。

技术介绍

[0002]传统的用于渗滤液处理的微生物燃料电池主要分为单室式和双室式，单室空气阴极的库仑力偏低，制约的其实际生产使用。双室式结构最为经典，便于对阴阳两极分别进行管理，但是阴极室和阳极室之间存在较大的距离，传质阻力高，离子交换膜造价昂贵且需经常更换，其成本过高且长期运行后会造成膜污染和离子沉积等问题。在实际污水处理应用中，厌氧微生物燃料电池由于运行费用较低，具有广泛的应用前途，但是其产生的甲烷回收和利用的问题依旧需要解决。针对双室微生物燃料电池中膜材料昂贵、易堵塞、污染及厌氧甲烷回收等问题研究了一套一体式单模耦合厌氧氨氧化和厌氧甲烷反硝化的微生物燃料电池。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，解决现有技术中存在的上述问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术的一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，包括依次设置的厌氧一号阳极室、厌氧一号阴极室、厌氧甲烷反硝化二号阳极室、厌氧氨氧化室、厌氧甲烷反硝化二号阴极室和亚硝化反应室，所述厌氧一号阳极室左侧设置有进水口，所述厌氧一号阳极室与所述厌氧一号阴极室之间通过阳离子交换膜进行电极分区，所述厌氧一号阴极室与所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室之间通过挡板实现质子随反应器流态传递，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室与所述厌氧氨氧化室之间、所述厌氧氨氧化室与所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室之间均通过溢流通道连接，所述亚硝化反应室内设置有微曝气系统、右侧设置有出水口且底部设置有内回流槽，所述内回流槽通过回流管道与所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧氨氧化室之间的所述溢流通道连通以为厌氧氨氧化和厌氧甲烷反硝化提供充足的电子受体，所述厌氧一号阳极室、所述厌氧一号阴极室、所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室的顶部均设置有电极插孔和参比电极插孔且电极材料采用碳毡类电极材料，所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室之间外接第一电阻，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室之间外接第二电阻。
[0006]进一步的，所述电极材料为厚度为5mm、边长为5mm的立方体。
[0007]进一步的，所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室组成的原电池一号的集流体为长方形钛网笼，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室组成的原电池二号的集流体为长方体钛网笼，所述厌氧氨氧化室采用多组串联的方式进行集
流体构建。
[0008]进一步的，所述原电池一号的集流体的尺寸为25mm
×
75mm
×
80mm，所述原电池二号的集流体的尺寸为50mm
×
75mm
×
80mm，所述厌氧氨氧化室每一小单元的集流体的大小为5mm
×
75mm
×
80mm。
[0009]再进一步的，所述电极材料紧密堆积于钛网笼，并用直径为1mm的钛丝将所述电极材料与所述钛网笼相连，以完成电极组装。
[0010]进一步的，所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室的电极材料富集有厌氧菌群形成的厌氧生物膜，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室的电极微生物采用培养的厌氧甲烷反硝化菌群进行挂膜培养，所述厌氧氨氧化室的填料采用厌氧氨氧化菌群进行挂膜培养，所述亚硝化反应室的填料采用硝化系统的活性污泥进行分离培养。
[0011]再进一步的，所述厌氧一号阳极室、所述厌氧一号阴极室、所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室、所述厌氧氨氧化室、所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室和所述亚硝化反应室共同构成反应器，所述反应器外设置有主体设备，所述主体设备采用有机玻璃构成且整体呈长方体，所述反应器整体使用配有蝴蝶夹的螺杆相连并采用硅胶垫密封。
[0012]进一步的，所述反应器采用恒定电阻电路启动，所述第一电阻和所述第二电阻均为750Ω的电阻。
[0013]进一步的，所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室的尺寸均为120mm
×
85mm
×
110mm，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室的尺寸为80mm
×
85mm
×
140mm，所述厌氧氨氧化室的尺寸为80mm
×
85mm
×
104mm，所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室的尺寸为80mm
×
85mm
×
134mm，所述亚硝化反应室的尺寸为60mm
×
85mm
×
110mm。
[0014]进一步的，所述溢流通道的宽度为5mm，所述回流管道的宽度为6mm。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0016]本专利技术的用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池通过依次设置的厌氧一号阳极室、厌氧一号阴极室、厌氧甲烷反硝化二号阳极室、厌氧氨氧化室、厌氧甲烷反硝化二号阴极室和亚硝化反应室，可同步实现厌氧氧化
‑
厌氧氨氧化
‑
厌氧甲烷反硝化，整体采用挡板和溢流通道在内部对池体进行分割，大量减少了阳离子交换膜的消耗和浪费，能将渗滤液中有机物的化学能转变为电能，有效的实现垃圾渗滤液的深度处理和电力资源的再生，解决双室微生物燃料电池中膜材料昂贵、易堵塞、污染等问题。
[0017]本专利技术的用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池可用于高氨氮、高有机物废水的处置，且整个装置采用连体构造，无外接管道，大大减少装置占用面积。
附图说明
[0018]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0019]图1为本专利技术的用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池的结构示意图。
[0020]附图标记说明：1、厌氧一号阳极室；2、钛网笼；3、电极材料；4、阳离子交换膜；5、挡板；6、溢流通道；7、厌氧菌群；8、厌氧一号阴极室；9、厌氧甲烷反硝化菌群；10、厌氧甲烷反硝化二号阳极室；11、厌氧氨氧化室；12、厌氧氨氧化菌群；13、厌氧甲烷反硝化二号阴极室；14、厌氧污泥；15、亚硝化反应室；16、微曝气系统；17、内回流槽。
具体实施方式
[0021]如图1所示，一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，包括依次设置的厌氧一号阳极室1、厌氧一号阴极室8、厌氧甲烷反硝化二号阳极室10、厌氧氨氧化室11、厌氧甲烷反硝化二号阴极室13和亚硝化反应室15，厌氧一号阳极室1左侧设置有进水口，厌氧一号阳极室1与厌氧一号阴极室8之间通过阳离子交换膜4进行电极分区，厌氧一号阴极室8与厌氧甲烷反硝化二号阳极室10之间通过挡板5实现质子随反应器流态传递，厌氧甲烷反硝化二号阳极室10与厌氧氨氧化室11之间、厌氧氨氧化室11与厌氧甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，其特征在于：包括依次设置的厌氧一号阳极室、厌氧一号阴极室、厌氧甲烷反硝化二号阳极室、厌氧氨氧化室、厌氧甲烷反硝化二号阴极室和亚硝化反应室，所述厌氧一号阳极室左侧设置有进水口，所述厌氧一号阳极室与所述厌氧一号阴极室之间通过阳离子交换膜进行电极分区，所述厌氧一号阴极室与所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室之间通过挡板实现质子随反应器流态传递，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室与所述厌氧氨氧化室之间、所述厌氧氨氧化室与所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室之间均通过溢流通道连接，所述亚硝化反应室内设置有微曝气系统、右侧设置有出水口且底部设置有内回流槽，所述内回流槽通过回流管道与所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧氨氧化室之间的所述溢流通道连通以为厌氧氨氧化和厌氧甲烷反硝化提供充足的电子受体，所述厌氧一号阳极室、所述厌氧一号阴极室、所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室的顶部均设置有电极插孔和参比电极插孔且电极材料采用碳毡类电极材料，所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室之间外接第一电阻，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室之间外接第二电阻。2.根据权利要求1所述的一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，其特征在于：所述电极材料为厚度为5mm、边长为5mm的立方体。3.根据权利要求1所述的一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，其特征在于：所述厌氧一号阳极室和所述厌氧一号阴极室组成的原电池一号的集流体为长方形钛网笼，所述厌氧甲烷反硝化二号阳极室和所述厌氧甲烷反硝化二号阴极室组成的原电池二号的集流体为长方体钛网笼，所述厌氧氨氧化室采用多组串联的方式进行集流体构建。4.根据权利要求3所述的一种用于渗滤液处理的新型一体式微生物燃料电池，其特征在于：所述原电池一号的集流体的尺寸为25mm
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75mm
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80mm，所述原电池二号的集流体的尺寸为50mm
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75mm
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80mm，所述厌氧氨氧化室每一小单元的集流体的大小为5mm
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75mm
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80mm。5.根据权利要求3所述的一种用于渗滤液处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼紫阳，王辉，王景，耿涌，赵天涛，刘伟，张千，
申请(专利权)人：上海交通大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：