[發明專利]一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置及方法

在審

• 申請號: 201910119969.3
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109650680A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 李秀平;謝智荊;曹陽;黃鳳林;劉意
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;H01M8/16;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 祝詩洋

一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置及方法，包括，密封除氧裝置、電池組裝置、緩沖槽、監控控制系統，所述密封除氧裝置與電池組裝置通過管路連接，所述電池組裝置主體包括梯度處理污水的大電池組串聯組成，在每兩個大電池組之間設有緩沖槽，用以暫存處理過程中的污水，監控控制系統設在電池組裝置和緩沖槽下游的管路上。本發明將微生物燃料電池通過串、并聯制作成可以梯度處理污水的一體化小型成套裝置，在處理污水的同時產生電能，方便安裝使用，適合于偏遠地區小型企業和家庭小作坊的污水處理。本發明電池組里的單電池設計了智能換膜裝置，使分隔膜可以在不影響陰陽極狀態的情況下被更換，有利于整個系統的連續運行。

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，具體涉及一種梯度處理污水的微生物燃料電池組裝置，可以制備成處理污水的一體化小型成套裝置。

背景技術

近些年，環境問題尤其是污水處理越來越受到重視。據調查統計，我國農村污水治理形勢較為嚴峻，這是因為農村人口多且居住分散，一些鄉鎮企業多為家庭式小作坊，缺乏資金建設大型污水處理設施，因此農村經過污水處理設施達標排放的僅占19.4％，大部分農村飲用水水源水質不符合國家標準。為了解決這個問題，國內外學者研制了小型一體化污水處理設施，包括一體化凈化槽、膜生物反應器(MBR)、序列間歇式活性污泥法(SBR)、生物接觸氧化工藝、生物濾池等，這些污水處理工藝在國內外得到了廣泛的應用。然而這些工藝的特點包括構建成本高、只能處理污水不能產生能源，是純消費的裝置，需要耗費企業或村鎮單位的資金來籌建，在消費水平較低的地區不易推廣，人們應用該裝置積極性不高。微生物燃料電池是一種新興的高效的污水資源化技術，它在處理污水的同時能夠產生電能，而且幾乎沒有其他能量的損失。微生物燃料電池制作成本低、在處理污水的同時能產生電能，可以用于照明和電動車充電等，非常適合在農村推廣。然而目前的微生物燃料電池存在產電效率低，處理污水的量小等問題，還不能夠滿足農村處理污水的要求。

發明內容

為解決上述問題，本發明在于提供一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置。

本發明采用以下技術方案：一種基于微生物燃料電池組的小型成套污水梯度處理裝置包括，密封除氧裝置、電池組裝置、緩沖槽、監控控制系統，所述密封除氧裝置與電池組裝置通過管路連接，所述電池組裝置主體包括梯度處理污水的大電池組串聯組成，在每兩個大電池組之間設有緩沖槽，用以暫存處理過程中的污水，監控控制系統設在電池組裝置和緩沖槽下游的管路上；每一個大電池組均是由若干雙室微生物燃料電池的單電池組成，單電池主要由陽極室、陰極室和換膜裝置構成，在陽極室和陰極室兩側外壁上分別設有污水流出口和污水流入口，在陽極室和陰極室頂面上分別嵌接設置排氣閥，在陽極室和陰極室內各有一個旋轉電極，在旋轉電極上設有旋轉電極帽，旋轉電極帽嵌接設置在每個陽極室和陰極室頂面中心，使旋轉電極位于陽極室和陰極室的中心，每個旋轉電極帽上均活動連接一條可旋轉線路帶，在單電池頂面和底面分別設有選擇性電路節點，選擇性電路節點和旋轉電極帽通過可旋轉線路帶連接；內固電路通過選擇性電路節點固定在單電池的前后外壁上；所述的陽極室和陰極室之間用換膜裝置將其隔開。

進一步的，所述的換膜裝置包括活動連接在陽極室、陰極室之間的壁板中的隔絕插板和密封膜插板，該隔絕插板在換膜時插入且與密封膜插板平行排列，使密封膜插板位于兩塊隔絕插板之間，使得密封膜插板與陰、陽兩極室隔絕。

進一步的，選擇性電路節點的數量為內固電路數量的二倍，由選擇性電路節點套接在內固電路的上下兩端，使內固電路分別嵌入設置在單電池前后側壁中部，位于單電池頂面的選擇性電路節點分別與對應的可旋轉線路帶活動連接，所述的可旋轉線路帶以旋轉電極帽為軸心旋轉。

進一步的，單電池之間為串聯連接，串聯成五個電池縱向豎直疊放組成的小電池組，若干小電池組之間并聯連接成大電池組，大電池組之間為串聯連接實現梯度處理污水，產生的電能最終通過電線連接電力檢測裝置和變電器得以利用。