[發(fā)明專利]一種微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011260894.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN112374605B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲偉;周廣武;周志成;周青華;徐緋;卿人韋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/00
• 分類號(hào): C02F3/00;H01M8/16
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

本發(fā)明公開了一種微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置，包括電控模塊、污水注入模塊、二氧化碳供給模塊、微生物燃料電池模塊、藻類光合生物反應(yīng)器、氧氣反饋模塊和取樣模塊。本發(fā)明研制的微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置，可以對(duì)人體排泄物或污水進(jìn)行凈化處理，產(chǎn)生電能，藻類光合生物反應(yīng)器利用二氧化碳產(chǎn)生人類或動(dòng)植物需要的氧氣；同時(shí)氧氣可供微生物燃料電池微生物作為補(bǔ)給，而微生物燃料電池產(chǎn)生電能，利用LED光源發(fā)光供藻類光合生物系統(tǒng)使用，兩個(gè)分系統(tǒng)串聯(lián)循環(huán)利用，相得益彰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模日益膨脹，城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施不足，大量污染物入河，水體中COD氮、磷等污染物濃度超標(biāo)，河流水體污染嚴(yán)重，出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭水體，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，影響景觀及人類生產(chǎn)和健康，成為目前極為突出的城市水環(huán)境問題。

污水中較高的氮元素極易造成水體的富營養(yǎng)化，對(duì)環(huán)境造成污染，因此對(duì)污水進(jìn)行深度脫氮具有重要的意義。在污水脫氮反硝化過程中需要充足的碳源，碳源的不足會(huì)使脫氮的效果受到影響，因此通常需要額外投加碳源來改善污水的碳氮比、優(yōu)化脫氮條件，從而提高污水的脫氮效果。

微生物燃料電池(MFC)是以酶或陽極微生物作為催化劑，通過其代謝作用降解有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。MFC以陽極微生物為催化劑催化氧化底物，產(chǎn)生電子、質(zhì)子和CO2，電子傳遞到陽極表面并通過外接導(dǎo)線到達(dá)陰極，質(zhì)子由質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，電子、質(zhì)子和最終電子受體在陰極相結(jié)合被消耗，實(shí)現(xiàn)了高效去除污染物的同時(shí)產(chǎn)生電能。

而現(xiàn)有的微生物燃料電池轉(zhuǎn)換效率低，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)前微生物燃料電池的作業(yè)參數(shù)，不能給予微生態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化再生技術(shù)在軌試驗(yàn)驗(yàn)證提供前期研究基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置，以解決或改善上述的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種微生物燃料電池和藻類光合生物系統(tǒng)串聯(lián)試驗(yàn)裝置，其包括包括電控模塊、污水注入模塊、二氧化碳供給模塊、微生物燃料電池模塊、藻類光合生物反應(yīng)器、氧氣反饋模塊和取樣模塊；

污水注入模塊與微生物燃料電池模塊連通，二氧化碳供給模塊與藻類光合生物反應(yīng)器連通；微生物燃料電池模塊與藻類光合生物反應(yīng)器連通，且在微生物燃料電池模塊與藻類光合生物反應(yīng)器之間設(shè)置光照系統(tǒng)；藻類光合生物反應(yīng)器通過氧氣反饋模塊與微生物燃料電池模塊的進(jìn)氣端連通。

優(yōu)選地，微生物燃料電池模塊包括若干從上至下依次排列的微生物燃料電池；燃料電池上安裝壓力傳感器和電池測量系統(tǒng)；燃料電池外部安裝相機(jī)和光照系統(tǒng)。

優(yōu)選地，光照系統(tǒng)包括若干陣列的LED。

優(yōu)選地，污水注入模塊包括污水儲(chǔ)袋，污水儲(chǔ)袋與微生物燃料電池模塊之間連接的管路上安裝電磁閥和水泵。

優(yōu)選地，二氧化碳供給模塊包括二氧化碳?xì)夤蓿欢趸細(xì)夤夼c藻類光合生物反應(yīng)器之間連通的管路上依次安裝調(diào)壓閥、流量計(jì)、電磁閥和脫氣膜。

優(yōu)選地，氧氣反饋模塊包括氧氣反饋管路，氧氣反饋管路上安裝與脫氣膜連通的電磁閥、真空泵、電磁閥和空氣過濾器。

優(yōu)選地，取樣模塊包括水質(zhì)傳感器、藻類水質(zhì)取樣器和污水處理水質(zhì)取樣器；水質(zhì)傳感器安裝于微生物燃料電池連通的管路上，藻類水質(zhì)取樣器通過電池閥、隔膜泵和固液過濾器與藻類光合生物反應(yīng)器連通。

優(yōu)選地，污水處理水質(zhì)取樣器安裝于微生物燃料電池和藻類光合生物反應(yīng)器之間連通的管路上；藻類光合生物反應(yīng)器內(nèi)安裝溶解氧傳感器和pH傳感器。