申请日2013.05.14
公开(公告)日2013.08.21
IPC分类号H01M8/16; C02F3/34
摘要
一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，本发明涉及一种能处理污水的微生物燃料电池。可用于处理生活污水，可实现出水COD达标排放，且能回收电能。本发明的微生物燃料电池包括至少四个电池模块、进水围堰和出水围堰，每两个电池模块为一组以上水平狭缝相邻来贴靠设置，两组电池模块贴靠在一起形成矩形阵列;水从进水围堰溢流流入每个电池模块中，在上阴极板和下阴极板分别与阳极杆件之间形成的电池体之间发电，处理后的水流入出水围堰排出。由于电池模块的进水和排水都是并联方式，任何一个模块出现故障和维修，不影响整体装置的运行。通过叠加的方式增加装置的容量和工作能力，真正实现了产业化的进步。
权利要求书
1.一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在于包括至少四个电池模 块(x)、进水围堰(7)和出水围堰(8)，每个电池模块(x)由四框体(1)、上阴极板(2)、 下阴极板(3)、多排阳极杆件(4)、两个阴极外支撑板(5)和两个阴极内覆盖板(6)组 成，上阴极板(2)设置在四框体(1)的上端开口处将四框体(1)的上端口密封，下阴极 板(3)设置在四框体(1)的下端开口处将四框体(1)的下端口密封，两个阴极外支撑板 (5)分别设置在上阴极板(2)和下阴极板(3)的外表面上，两个阴极内覆盖板(6)为 聚碳酸酯多孔塑料板，两个阴极内覆盖板(6)分别内衬于上阴极板(2)和下阴极板(3) 的内表面上;每个电池模块(x)的一面侧壁上开有上水平狭缝(1-1)，与开有水平狭缝(1-1) 的侧壁相对的侧壁上开有下水平狭缝(1-2)，每两个电池模块(x)为一组以上水平狭缝(1-1) 相邻来贴靠设置，两组电池模块(x)贴靠在一起形成矩形阵列;每根阳极杆件(4)的两 端连接在四框体(1)并且水平设置，多根阳极杆件(4)平行设置成一排且距离均等，多 排阳极杆件(4)之间沿高度方向等距离排列;四个电池模块(x)的上水平狭缝(1-1)都 与进水围堰(7)相连通，四个电池模块(x)的下水平狭缝(1-2)都与出水围堰(8)相 连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于多排阳极杆件(4)中的每排阳极杆件(4)与四框体(1)之间为能调节高度的固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于阳极杆件(4)的阳极材料为以钛丝为核心的碳纤维丝毛刷材料。
4.根据权利要求2所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于阳极杆件(4)的阳极材料为碳纤维薄毡或活性炭填料。
5.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于上阴极板(2)或下阴极板(3)采用载催化剂碳布材料。
6.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于上阴极板(2)或下阴极板(3)采用载催化剂不锈钢丝布材料。
7.根据权利要求5或6所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特 征在于催化剂使用铂炭、活性炭粉末或超级电容碳粉。
8.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于四框体(1)为有机玻璃板、不锈钢板或塑料板;或用塑料、金属或水泥材料制作。
9.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征在 于阴极外支撑板(5)为不锈钢丝网、塑料网或铁丝网。
10.根据权利要求1所述的一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，其特征 在于还包括多层电池模块(x)，每四个电池模块(x)构成一层，每层电池模块(x)从高 度上叠加形成整体，每组电池模块(x)的进水围堰(7)之间都连通，每组电池模块(x) 的出水围堰(8)之间都连通。
说明书
一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池
技术领域
本发明涉及一种能处理污水的微生物燃料电池。
背景技术
将生物质中的化学能转化成电能已经引起世界各国的广泛关注。其中，微生物燃料电 池(MFC)作为一种新的能量获得方法，可从广泛存在的可生物降解、具有还原性的化 合物中生产能源。经过十余年的快速发展，MFC技术已经在诸多领域显示出广阔的应用 前景。其中，应用MFC技术进行复杂底物转化，比如应用与污水处理，可实现水中复合 底物转化，并回收能量，用于各类废水处理，可降低处理能耗，减少污泥排放量，实现水 处理可持续发展。
将微生物燃料电池技术应用于污水处理，面临一系列重大问题需要突破，其中，设计 出可供放大应用的MFC新构型是此技术应用于污水处理的核心最终目标。目前报道的绝 大部分MFC反应器均是实验室研究水平装备，且基本没有涉及设备放大过程研究。截止 目前，仍然没有一个微生物燃料电池放大系统成功运行并用于实际污水处理过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于污水处理与能量回收的微生物燃料电池，可用于处理生 活污水，可实现出水COD达标排放，且能回收电能。
本发明的微生物燃料电池包括至少四个电池模块x、进水围堰7和出水围堰8，每个 电池模块x由四框体1、上阴极板2、下阴极板3、多排阳极杆件4、两个阴极外支撑板5 和两个阴极内覆盖板6组成，上阴极板2设置在四框体1的上端开口处将四框体1的上端 口密封，下阴极板3设置在四框体1的下端开口处将四框体1的下端口密封，两个阴极外 支撑板5分别设置在上阴极板2和下阴极板3的外表面上，两个阴极内覆盖板6为聚碳酸 酯多孔塑料板，两个阴极内覆盖板6分别内衬于上阴极板2和下阴极板3的内表面上;每 个电池模块x的一面侧壁上开有上水平狭缝1-1，与开有水平狭缝1-1的侧壁相对的侧壁 上开有下水平狭缝1-2，每两个电池模块x为一组以上水平狭缝1-1相邻来贴靠设置，两 组电池模块x贴靠在一起形成矩形阵列;每根阳极杆件4的两端连接在四框体1并且水平 设置，多根阳极杆件4平行设置成一排且距离均等，多排阳极杆件4之间沿高度方向等距 离排列;四个电池模块x的上水平狭缝1-1都与进水围堰7相连通，四个电池模块x的下 水平狭缝1-2都与出水围堰8相连通。
本发明装置运行时，处理之前的水从进水围堰7溢流流入每个电池模块x中，在上阴 极板2和下阴极板3分别与阳极杆件4之间形成的电池体之间发电，同时完成生物降解水 中有机物的过程，处理后的水从下水平狭缝1-2流出电池模块x，并向上溢流流入出水围 堰8，并排出本发明。由于本发明四个电池模块x的进水和排水都是并联方式，任何一个 模块出现故障和维修，不影响整体装置的运行。每个电池模块作为独立单元运行，还可以 通过叠加的方式增加本发明装置的容量和工作能力，使本发明真正实现了产业化的进步。
