[實用新型]微生物燃料電池、污水處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720761194.6
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN207199757U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瀟源;黃霞;姬保江
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F3/00;C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的，本實用新型涉及微生物燃料電池、污水處理裝置。

背景技術(shù)

目前，環(huán)境問題與能源問題是社會發(fā)展面臨的兩大難題。微生物燃料電池不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電能的輸出，還可以在產(chǎn)生電能的同時，利用產(chǎn)電微生物將污水中的有機(jī)物分解，從而實現(xiàn)污水的處理。具體的，利用附著在陽極的產(chǎn)電微生物將污水中的有機(jī)物氧化，同時陰極接受電子完成還原半反應(yīng)。陰極電勢高于陽極電勢時即可對外輸出電能。

然而，目前的微生物燃料電池、污水處理裝置仍有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

本實用新型的發(fā)明人在研究過程中，提供了一種微生物燃料電池以及污水處理裝置。

該微生物燃料電池在工作時，污水經(jīng)位于外側(cè)的陽極層、分隔膜和陰極層，最終由中空的支撐骨架流出。該微生物燃料電池在工作過程中，可將微生物分解污水中COD的過程與水過濾過程進(jìn)行結(jié)合起來，陽極層負(fù)載有的產(chǎn)電微生物還可將污水中有機(jī)物氧化，產(chǎn)生電子并被陰極層接收從而完成還原半反應(yīng)。如此，在凈化污水的同時，該微生物燃料電池還可有效地產(chǎn)電，并且能處理高濃度有機(jī)廢水。而且該微生物燃料電池的耐沖擊負(fù)荷能力高；還可作為污水處理裝置的核心模塊，組裝到污水處理裝置中，從而具有模塊化的特征，易于應(yīng)用到不同規(guī)模的污水處理裝置，利于反應(yīng)器的放大與規(guī)模化。

該污水處理裝置包括了進(jìn)水單元、微生物燃料電池、出水單元和電能回收單元，構(gòu)造緊湊簡約，易于實現(xiàn)裝置構(gòu)型的放大；作為一種模塊化、組件式的污水處理與能量回收利用裝置，具有低能耗、耐沖擊負(fù)荷、可利用污水化學(xué)能產(chǎn)生電能等特點，不僅可以用于生活污水的處理，更可以應(yīng)用于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理，具體例如煤制氣廢水的處理。

有鑒于此，本實用新型的一個目的在于提出一種既可處理低濃度的生活污水、也可處理高濃度有機(jī)廢水、可利用污水化學(xué)能產(chǎn)生電能或者制造成本低的微生物燃料電池。

在本實用新型的第一方面，本實用新型提出了一種微生物燃料電池。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述微生物燃料電池包括：支撐骨架，所述支撐骨架具有與外界連通的腔室；陰極層，所述陰極層設(shè)置在所述支撐骨架遠(yuǎn)離所述腔室的一側(cè)，并環(huán)繞所述支撐骨架，且所述陰極層由陰極材料形成；分隔膜，所述分隔膜環(huán)繞所述陰極層設(shè)置；以及陽極層，所述陽極層環(huán)繞所述分隔膜設(shè)置，且所述陽極層由陽極材料形成且負(fù)載有微生物。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，本實用新型實施例的微生物燃料電池能夠?qū)⑽⑸锓纸庥袡C(jī)污染物的過程以及水過濾過程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，陽極負(fù)載有的產(chǎn)電微生物將污水中有機(jī)物氧化，產(chǎn)生電子并被陰極接收從而完成還原半反應(yīng)。如此，在凈化污水的同時，該微生物燃料電池還可有效地產(chǎn)電，并且能處理高濃度有機(jī)廢水；而且其耐沖擊負(fù)荷能力高，可組裝到污水處理裝置中，還具有模塊化的特征，利于污水處理裝置的放大與規(guī)模化；易于搭建，制造原料成本低，有利于工業(yè)化推廣的潛力。

另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的微生物燃料電池，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本實用新型的實施例，所述分隔膜選自玻璃纖維、濾布、塑料網(wǎng)、尼龍布、陽離子交換膜和陰離子交換膜的至少之一。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述陰極材料以及所述陽極材料分別獨(dú)立地選自活性炭顆粒、石墨顆粒和碳纖維布的至少之一。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述陰極層進(jìn)一步包括第一陰極集電網(wǎng)以及第二陰極集電網(wǎng)，且所述第一陰極集電網(wǎng)以及所述第二陰極集電網(wǎng)分別設(shè)置在所述陰極材料的兩側(cè)。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述陽極層進(jìn)一步包括第一陽極集電網(wǎng)以及第二陽極集電網(wǎng)，且所述第一陽極集電網(wǎng)以及所述第二陽極集電網(wǎng)分別設(shè)置在所述陰極材料的兩側(cè)。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一陰極集電網(wǎng)、所述第二陰極集電網(wǎng)、所述第一陽極集電網(wǎng)和所述第二陽極集電網(wǎng)，各自獨(dú)立地為鈦網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng)。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述微生物燃料電池進(jìn)一步包括：支撐層，所述支撐層設(shè)置在所述陽極層的外壁，且所述支撐層為鈦網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng)。

在本實用新型的第二方面，本實用新型提出了一種污水處理裝置。

根據(jù)本實用新型的實施例，所述污水處理裝置包括：污水處理單元，所述污水處理單元包括至少一個上述的微生物燃料電池；進(jìn)水單元，所述進(jìn)水單元與所述污水處理單元相連；出水單元，所述出水單元與所述污水處理單元相連；以及電能回收單元，所述電能回收單元與污水處理單元電連接。