[發明專利]微生物燃料電池和藻類光合生物耦合物質轉化試驗裝置

有效

• 申請號: 202011263715.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112419862B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 周廣武;蒲偉;周志成;周青華;徐緋;卿人韋
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G01N33/18;H01M8/16
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

1.一種微生物燃料電池和藻類光合生物耦合物質轉化試驗裝置的控制方法，其特征在于，試驗裝置包括：

反應器內循環模塊、與反應器內循環模塊連通的污水供給模塊、二氧化碳供給模塊、氣體控壓取樣模塊、藻類/水質取樣檢測模塊，以及用于控制反應器內循環模塊作業的電控模塊；

所述反應器內循環模塊包括反應器液池，反應器液池內布設若干個微生物燃料電池，且在反應器液池內放置若干藻類微生物，位于反應器液池上方設置電池組電極接線盒，反應器液池側面安裝光照系統，另一側面安裝相機，反應器液池內安裝壓力傳感器；

所述微生物燃料電池呈S型排列、布設于反應器液池內；

所述反應器液池采用U型通道，并與內部循環管路連通；

所述光照系統包括若干陣列的LED；

所述電控模塊包括依次連接的電源模塊、控制模塊和數據采集模塊；所述數據采集模塊分別與相機、壓力傳感器、電池測量系統、pH值傳感器、溶解氧傳感器和光照系統連接；

所述污水供給模塊包括污水儲袋，污水儲袋與反應器液池之間的連通管路上依次安裝電磁閥和水泵；所述二氧化碳供給模塊包括二氧化碳氣罐，二氧化碳氣罐與反應器液池之間的連通管路上依次安裝流量計、電磁閥和膜接觸器；

所述氣體控壓取樣模塊包括氣體取樣袋；所述氣體取樣袋通過膜接觸器與反應器液池連通；所述反應器液池通過膜接觸器、電磁閥、真空泵、氣體處理器、真空泵、電磁閥和膜接觸器實現二氧化碳的循環流動；

藻類/水質取樣檢測模塊包括藻類取樣器，所述藻類取樣器依次與電磁閥、水質傳感器和水泵連通；

采用模塊化設計思想，將同類型和同功能的元器件設置在一起，便于組裝和檢修；

反應器液池容積2L；

CO₂質量10～20克，最大壓力控制為0.2Mpa；

隔膜泵流速20-200mL/min；

真空泵190～1L/min；

產電能力：電壓3～5V，電流20～200mA；

PH值0～14檢測；

溶解氧0～20mg/L；

光照強度1500-3500流明；

整個裝置工作溫度20～30℃；

系統功率50～100W；

流量計50～100mL/min；

總氮去除率≥60％；

產氧性能：0.6-1.2g/g(DWmass)；

產電性能：功率密度≥300mW/m3；

方法包括：

開啟污水管路上的電磁閥，將污水儲袋的污水泵入反應器液池；

開啟二氧化碳管路上的電磁閥，將二氧化碳氣罐中部分二氧化碳導入反應器液池；

控制開啟LED光源，反應器液池內微生物反應，并控制LED光源開啟16小時，關閉8小時的照射周期；

待反應器液池反應，啟動內循環光路，系統循環運行，同時實時間隔采樣、檢測反應器內溶解氧、pH值、溫度和產電量；

若水質傳感器檢測到水里的溶解氧大于11mg/L時，啟動氣體處理器，將反應器中的氣體抽入到氣體處理袋中；

若水質傳感器檢測到水里的溶解氧小于4mg/L時，則開啟LED光源，直至溶解氧大于4mg/L時關閉LED光源，繼續開啟16小時，關閉8小時的周期照射；

若水質傳感器檢測到PH值大于8，持續充入二氧化碳；

若水質傳感器檢測到PH值小于6，則關閉LED光源，當PH值大于6時，繼續開啟16小時，關閉8小時的周期照射；

當二氧化碳氣罐中的二氧化碳使用完畢時，則控制回流管道中的電磁閥開啟，將二氧化碳再利用管路導入反應器液池內，調節pH值；

當二氧化碳使用完畢，即pH值不能調節時，關閉LED光源，并將所有管路中的電磁閥關閉。