[發明專利]用于小球藻培養的微生物燃料電池反應器

無效

• 申請號: 201110374823.7
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102437361A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 周楚新;宋天順;吳夏芫
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M8/02;C02F11/04
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

技術領域

本發明涉及一種用于小球藻培養的微生物燃料電池反應器，屬于環境工程技術領域。

背景技術

隨著經濟的發展、社會的進步和人口的不斷增長，人類對能源的需求越來越大，全球性的能源危機日趨突出。小球藻是一種高效的光合植物，其體內富含油脂，可以生產生物柴油。因此現有技術涉及了各種培養小球藻的方法，而其中二氧化碳的提供是一個關鍵技術。特別在高密度的培養藻類的敞開式反應器中，低的二氧化碳含量導致低的小球藻生長速率，因此如何高效廉價的提供二氧化碳被認為是小球藻培養的關鍵技術之一。

目前，水體沉積物有機質（底泥）含量明顯升高，其原因一方面是水域初級生產力的提高，造成了內源有機質輸入大量增加；另一方面是大量的有機物通過工業廢水和生活污水的直接排放以及農用化學品的土壤滲漏、地表徑流和大氣沉降進入到水體中,加速了湖泊沉積物中有機質的富集。而有機質的富集是湖泊富營養化的重要促進因素，并在適宜的氣象、水文條件下，產生生化反應，釋放硫化物、甲烷和二甲基三硫等硫醚類物質，形成“湖泛”,從而導致水體水質迅速惡化、生態系統受到嚴重破壞的現象。因此，在污染湖泊的治理和修復中，有效降低底泥中的有機質含量與減少和控制氮、磷營養鹽的濃度具有同等重要的地位。現有技術采用疏浚的方法來去除的沉積物表面的0～10cm，使得每年全世界數以億噸的沉積物被疏浚出，而這些疏浚出的沉積物會對環境造成二次污染，更重要的是這些疏浚出的沉積物中大量有機物沒有得以利用。如果能利用富含有機物的沉積物來培養小球藻，將達到一舉兩得的目的。本發明的目的就是為小球藻的培養提供一種新的方法。

發明內容

針對現有技術的不足和缺陷，本發明的技術目的在于提出一種用于小球藻培養的微生物燃料電池反應器，以及利用該微生物燃料電池反應器來培養小球藻的方法。該裝置及其方法既可達到生態修復的目的，又可高效廉價的培養小球藻。

為實現本發明的技術目的，本發明的技術方案如下。

一、一種用于小球藻培養的微生物燃料電池反應器，主要由裝盛有水體沉積物的反應室、陰極、陽極、導線、電阻組成；其中反應室為頂部敞開其他面封閉的容器，且反應室里的水體分層為位于反應室下部的沉積物層和位于反應室上部的水體層；陰極設置于水體層中，陽極設置于沉積物層中，并通過導線將陰極、陽極以及電阻串聯起來，且電阻介于陰極和陽極之間。

進一步地，所述的反應室包括但不限于立方體容器、圓柱體容器。

所述的陰極包括但不限于：石墨、炭氈或者炭布。

所述的陽極包括但不限于：石墨、炭氈或者炭布。

所述的電阻是可調電阻器。

所述的可調電阻器的電阻范圍值：10～1000歐姆。

二、利用本發明所述的用于小球藻培養的微生物燃料電池反應器培養小球藻的方法，其包括以下步驟。

A、微生物燃料電池反應器的安裝設置

將水體沉積物盛入反應室中，靜置后待水體層和沉積物層分層清晰后，將陽極置于沉積物層中，陰極置于水體層中；將陰極、陽極和電阻用導線串聯連接，且電阻介于陰極和陽極之間。

B、微生物燃料電池反應器的運行

將電阻值設定在10～1000歐姆之間，即自然開始反應器的運行，并控制反應器工作溫度25～30℃范圍值；5～7天陽極掛上生物膜后，測定水體層中二氧化碳的含量。

其中，所述的水體中的二氧化碳的含量的測定方法是氣相色譜法。

C、加入小球藻培養

當水體層中有穩定的二氧化碳產生速率后，再加入小球藻，用微生物燃料電池氧化沉積物中的有機物到二氧化碳，從而用于小球藻的培養。

其中，所述的小球藻的加入量是：80～100?mg/L。

所述的小球藻的培養條件是：溫度在25～30℃之間，培養時間15～20天，光暗周期16h:8h，光照強度2500～3000?ALUX。

本發明的有益效果在于：

（1）本發明與現有技術的不同及優勢在于：本發明主要是利用微生物燃料電池氧化沉積物中有機物產生的二氧化碳來培養小球藻，相比現有技術，水體中的二氧化碳濃度高，并且容易獲得，并且在培養的過程中同時可以達到生態修復的作用。

（2）本發明所述的微生物燃料裝置結構簡單，不需要太多的維護，建造和運行成本低；