[发明专利]一种同步浓缩消化污泥并产电的装置

权利要求书

1.一种同步浓缩消化污泥并产电的装置，所述装置由正渗透-微生物燃料电池、污泥调节池(6)、汲取液池(7)、循环泵(8)组成，其特征在于：正渗透-微生物燃料电池由正渗透膜(1)、阳极室(2)、阴极室(3)、阳极电极(4)和空气电极(5)组成，所述渗透-微生物燃料电池通过正渗透膜(1)分隔出阳极室(2)和阴极室(3)，所述阴极室3的电极为空气阴极(5)，空气阴极(5)一侧与阴极室(3)内的高浓度汲取液接触，另一侧直接暴露于空气中，捕获空气中的氧气；阳极室(2)前设有污泥调节池(6)，阴极室(3)前设有汲取液池(7)；所述阴极室(2)一侧下部设有进泥口(2-1)，顶部设有通气口(2-2)，阴极室(3)顶部设有第一出水口(3-2)，底部设有第一进水口(3-1)，污泥调节池(6)底部设有污泥口(6-1)，顶部设有通气口(6-2)，汲取液池(7)顶部设有第二进水口(7-1)，底部一侧设有第二出水口(7-2)；所述污泥调节池(6)的污泥口(6-1)连接阳极室(2)的进泥口(2-1)，污泥调节池(6)的通气口(6-2)连接阳极室(2)的通气口(2-2)，汲取液池(7)的第二进水口(7-1)通过连接阴极室(3)的第一进水口(3-1)，阴极室(3)的第二出水口(3-2)连接汲取液池(7)的第二进水口(7-1)；所述阳极室(3)和污泥调节池(6)为厌氧环境，阳极液为污泥混合液，厌氧微生物悬浮生长于污泥混合液中以及附着生长于阳极电极(4)上；污泥混合液中的有机物被氧化分解并释放出质子与电子，电子通过微生物传递到阳极电极(4)表面，然后传递到阴极电极(5)，同时生成的质子也到达阴极电极(5)，空气中的氧气通过自由扩散穿过阴极电极(5)到达阴极电极(5)的内侧表面上，质子、电子和氧气结合生成水。

2.根据权利要求1所述的同步浓缩消化污泥并产电的装置，其特征在于所述阳极污泥中的游离水在正渗透膜(1)两侧渗透压差的驱动下渗透至汲取液侧即阴极室(3)内，所述阴极室(3)内的阴极液采用高浓度含有氮、磷或钾元素的肥料液。

3.根据权利要求1所述的同步浓缩消化污泥并产电的装置，其特征在于所述阳极电极(4)由碳刷制成，或使用碳棒、碳毡、表面粗糙的钢板中任一种。

4.根据权利要求1所述的同步浓缩消化污泥并产电的装置，其特征在于所述空气阴极(5)由镀铂黑碳纸制成，或使用以炭纳米管、渗氮碳粉、氧化锰、四甲氧基苯基卟啉为催化剂，碳布、碳纸、不锈钢网或镍网为集电体的空气阴极。