一种两段式微生物燃料电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种两段式微生物燃料电池，包括有阴极室和阳极室，在该阴极室内插入有阴极，在所述阳极室内插入有阳极，在所述阴极室内设有好氧微生物培养基，所述阴极表面挂有好氧微生物薄膜。可以实现将两段式污水处理工艺与发电过程相结合，实现难降解污水的厌氧好氧两步工艺彻底降解污水，同时利用好氧微生物电化学活性作为阴极微生剂，以氧气作为电子受体，实现连续产电，提高电流密度，降低常规阴极催化剂成本，并可利用阴极好氧微生物测定污水ＢＯＤ；本实用新型专利技术工艺结构简单，易于操作，废水中潜在的电能是其处理成本的１０倍，利用潜在电能的１／２０，污水处理厂就可以解决污水处理成本。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种两段式微生物燃料电池，尤其对于含高COD污水处理 的一种产电装置。
技术介绍
微生物燃料电池是利用微生物电化学活性作为催化剂，将有机物质化学能 直接转化为电能的一种装置，其能量转化效率达到80%，是将污水处理与发电有 机结合在一起的新型技术。公知的微生物燃料电池是在阳极室注入污水，设置 在阳极室内的厌氧微生物降解有机物质，而在阴极室采用氧化还原电位高的化 学物质作为电子受体，如氧、铁氰化钾、高锰酸钾等溶液，在金属催化剂如Pt 的作用下，发生还原反应，并形成闭合回路。阴极催化剂在微生物燃料电池中 处于重要位置，没有催化剂的催化，就不会发生阴极还原反应。当前主要使用 的阴极催化剂是铂等金属，成本较高，且催化剂表面容易附着一些物质，使催 化剂失活。无论是两室的、还是单室的微生物燃料电池，都仅在阳极室利用厌氧微生 物对高C0D的污水进行一段厌氧处理，而现在微生物燃料电池厌氧处理阶段COD 去除率仅为80%，余下的20%COD没能处理就直接排出或另行处理。因此目前都在积极研究探索催化性能好、价格便宜且使用寿命长的催化剂， 使得污水不仅能在阳极室得到净化，而且能在阴极室进一步得到净化，以达到 排污标准要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有的微生物燃料电池不能有效地降解含N、 P 等高COD的污水，无法降低微生物燃料电池构建成本的问题，提供一种微生物 燃料电池装置，该电池不仅能实现进行厌氧好氧两步工艺，彻底降低C0D，满足 污水处理要求，而且利用好氧微生物或酶作为阴极催化剂，而不用常规金属催 化剂，降低了电池成本；实现连续产电，同时采用多个阳极，提高电流密度。为实现以上目的，本技术采取了以下的技术方案 一种两段式微生物3燃料电池，包括有阴极室和阳极室，在该阴极室内插入有阴极，在所述阳极室 内插入有阳极，在所述阴极室内设有好氧微生物培养基，所述阴极表面挂有好氧 微生物薄膜。对于难降解的高COD、含N、 P等有机物的污水仅在阳极室单用厌氧处理一 般降解不完全，通过在阴极室中的好氧条件下，以氧气作为电子受体，能彻底 降解污水，达到污水排放要求。所述好氧微生物培养基为来自污泥的好氧微生物的接种培养基。所述阳极为多个，该多个阳极相互串联形成一个阳极输出端。将多个阳极 串联起来形成一个输出阳极端，提高电流密度，同时提高输出功率。本技术与现有技术相比，具有如下优点可以实现将两段式污水处理 工艺与发电过程相结合，实现难降解污水的厌氧好氧两步工艺彻底降解污水， 同时利用好氧微生物电化学活性作为阴极微生剂，以氧气作为电子受体，实现 连续产电，提高电流密度，降低常规阴极催化剂成本，并可利用阴极好氧微生 物测定污水B0D;本技术工艺结构简单，易于操作，废水中潜在的电能是其处理成本的10倍，利用潜在电能的1/20，污水处理厂就可以解决污水处理成本。附图说明图1为本技术的工作原理示意图2为本技术结构示意附图标记说明1进料口， 2、阳极室，3、阳极，31、阳极输出端，4、厌 氧段出水口， 5质子交换膜，6、好氧段进水口， 7、阴极室，8、阴极，9、电 阻，10、溢流口， 11、好氧微生物培养基，12、好氧微生物薄膜。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术的内容做进一步详细说明。实施例请参阅图1和图2所示， 一种两段式微生物燃料电池，包括有由质子交换膜5分隔开的阴极室7和阳极室2，阳极室2和阴极室7仅有质子氢可通过，阴 极室7与大气相通，并进行曝气，阴极室7要高于阳极室2，并在阴极室7的上 端设有溢流口10;在阳极室2内插入有阳极3，在阴极室7内插入有阴极8，电极材料是利用比表面积较大的碳布或碳粘制成，在阳极室2中利用厌氧微生物作为阳极催化剂，使得阳极室2内完全厌氧，阴极室7内是利用具有电化学活 性好氧微生物作为阴极催化剂，具体是在阴极室7内设有好氧微生物培养基11， 阴极8表面挂有好氧微生物薄膜12。将厌氧污泥接种在阳极室2，并用与污水相似的培养基对菌种进行驯化， 培养挂膜后，逐渐泵入含N、 P等的有机污水进入到微生物燃料电池的阳极室2， 经过一定时间后，在阴极室7接种好氧污泥，使其在阴极8上挂膜。在该两段 式微生物燃料电池结构中，还包含有一个电路回路，即阳极3通过电阻9与 阴极8电连接。本技术的工艺过程为高COD含量的有机污水从进料口 l泵入阳极室 2，在厌氧菌的作用，降解有机物，产生电子和质子氢，电子通过外电路阴极， 质子氢通过质子交换膜5到达阴极8表面，在阴极8表面好氧微生物的催化作 用下，氧气得到电子，形成闭合回路，产生电流；厌氧过程能降解80%的有机物， 而含有20%COD的污水从阳极室2底部的厌氧段出水口 4流出，并测定污水C0D， 若C0D不能达到排污标准，则将此污水从阴极室7底部的好氧段进水口 6流入 阴极室7内，在好氧条件下，将含N、 P等有机物在氧气作用下完全氧化为单体， 并通过设置在阴极室7上端的溢流口 10排出处理后的水，溢流口 10的设置有 利于处理后的水引流出来回用。进一步的，在阳极室2中可设置多个阳极3，本实施例设置八个阳极，并 相互串联形成一个阳极输出端31，与电阻9串联后与阴极8电连接。上述形成的两段式厌氧好氧处理高C0D污水的微生物燃料电池，不仅实现 连续产电，且能达到污水的彻底处理。上列详细说明是针对本技术可行实施例的具体说明，该实施例并非用 以限制本技术的专利范围，凡未脱离本技术所为的等效实施或变更， 均应包含于本案的专利范围中。权利要求1、一种两段式微生物燃料电池，包括有阴极室(7)和阳极室(2)，所述阴极室(7)内插入有阴极(8)，在所述阳极室(2)内插入有阳极(3)，其特征在于在所述阴极室(7)内设有好氧微生物培养基(11)，所述阴极(8)表面挂有好氧微生物薄膜(12)。2、 如权利要求1所述的两段式微生物燃料电池，其特征在于所述好氧微生物 培养基(11)为取自污泥的好氧微生物接种的培养基。3、 如权利要求1或2所述的两段式微生物燃料电池，其特征在于所述阳极(3) 为多个，该多个阳极(3)相互串联形成一个阳极输出端(31)。专利摘要本技术公开了一种两段式微生物燃料电池，包括有阴极室和阳极室，在该阴极室内插入有阴极，在所述阳极室内插入有阳极，在所述阴极室内设有好氧微生物培养基，所述阴极表面挂有好氧微生物薄膜。可以实现将两段式污水处理工艺与发电过程相结合，实现难降解污水的厌氧好氧两步工艺彻底降解污水，同时利用好氧微生物电化学活性作为阴极微生剂，以氧气作为电子受体，实现连续产电，提高电流密度，降低常规阴极催化剂成本，并可利用阴极好氧微生物测定污水BOD；本技术工艺结构简单，易于操作，废水中潜在的电能是其处理成本的10倍，利用潜在电能的1/20，污水处理厂就可以解决污水处理成本。文档编号H01M8/16GK201278356SQ20082020201公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日专利技术者吕鹏梅, 孔晓英, 孙永明, 庄新姝, 李连华, 袁振宏 申请人:中国科学院广州能源研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两段式微生物燃料电池，包括有阴极室（７）和阳极室（２），所述阴极室（７）内插入有阴极（８），在所述阳极室（２）内插入有阳极（３），其特征在于：在所述阴极室（７）内设有好氧微生物培养基（１１），所述阴极（８）表面挂有好氧微生物薄膜（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔晓英，袁振宏，孙永明，李连华，吕鹏梅，庄新姝，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]