[实用新型]微生物燃料电池

说明书

本实用新型涉及一种微生物燃料电池。本实用新型的目的是提供一种以废治废、成本较低的微生物燃料电池。本实用新型的技术方案是：一种微生物燃料电池，具有好氧阴极室，以及位于好氧阴极室下方的阳极室和厌氧阴极室，其中阳极室经多孔塑料垫片Ⅰ上的孔连通好氧阴极室，好氧阴极室经多孔塑料垫片Ⅱ上的孔连通厌氧阴极室；阳极室设有进水口，阳极室内设有用于生长产电微生物的阳极；好氧阴极室顶部设有出气口，好氧阴极室内置有好氧生物阴极；厌氧阴极室设有出水口，厌氧阴极室内置有厌氧生物阴极；阳极室内的阳极分别经电阻Ⅰ和电阻Ⅱ电连接好氧阴极室内的好氧生物阴极和厌氧阴极室内的厌氧生物阴极。本实用新型适用于微生物燃料电池技术领域。

技术领域

本实用新型涉及一种微生物燃料电池。适用于微生物燃料电池技术领域。

背景技术

能量和水资源的短缺，是全球面临的两个重要挑战，对人类社会可持续发展构成了严重威胁。应用广泛的城镇污水处理工艺包括传统活性污泥工艺及变形，如厌氧-缺氧-好氧法A2O工艺、氧化沟工艺、序批式活性污泥法SBR工艺等。这些工艺对污染物的去除效果好，但运行能耗高、剩余污泥产量大。实际上，污水中蕴含了巨大的能量，1kg化学需氧量COD完全氧化为水和CO2理论上可以产生3.86kW·h的能量，如果生活污水以400mg/L COD计，则所含能量为1.544kW·h/m3，是我国污水处理厂处理1m3污水平均电耗的5.3倍。

近几年微生物燃料电池MFC的出现和快速发展，也实现了从废水中回收电能，但仍存在不少缺陷。一是虽然对有机污染物具有较好的去除效果，但对氮污染物的去除尚不尽如人意。二是阴极电子受体成本较高，限制了其推广和应用。若能将废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮作为电子受体，不但可以降低微生物燃料电池的运行成本，还能达到以废治废，一举多得。

已授权发明专利201310029031.5和201310029627.5都提供了反硝化微生物燃料电池，这些微生物燃料电实现硝化反硝化联合产电，利用有机物和氨氮为燃料，利用硝化产物作为电子受体，以废治废。但上述系统利用氨氮为燃料的效率较低，使得阴极可利用硝化产物量较少，同时阳极室与阴极室的隔离需要离子选择性透过膜，这使得反应器的成本大大的提高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种以废治废、成本较低的微生物燃料电池。

本实用新型所采用的技术方案是：一种微生物燃料电池，其特征在于：具有好氧阴极室，以及位于好氧阴极室下方的阳极室和厌氧阴极室，其中阳极室经多孔塑料垫片Ⅰ上的孔连通好氧阴极室，好氧阴极室经多孔塑料垫片Ⅱ上的孔连通厌氧阴极室；

所述阳极室设有进水口，该阳极室内设有用于生长产电微生物的阳极；所述好氧阴极室顶部设有出气口，该好氧阴极室内置有好氧生物阴极；所述厌氧阴极室设有出水口，该厌氧阴极室内置有厌氧生物阴极；

所述阳极室内的阳极分别经电阻Ⅰ和电阻Ⅱ电连接所述好氧阴极室内的好氧生物阴极和所述厌氧阴极室内的厌氧生物阴极。

所述阳极室内接种有产电微生物的厌氧污泥，好氧阴极室内接种好氧污泥，厌氧阴极室内接种有反硝化微生物的厌氧污泥。

所述阳极由石墨棒电极Ⅰ和碳毡Ⅰ共同构成，碳毡Ⅰ分布于石墨棒电极Ⅰ周围。

所述阳极的总体积为所述阳极室体积的1/3～2/3。

所述厌氧生物阴极由石墨棒电极Ⅱ和碳毡Ⅱ共同构成，碳毡Ⅱ分布于石墨棒电极Ⅱ周围。

所述厌氧生物阴极的总体积为所述厌氧阴极室体积的1/3～2/3。

所述好氧生物阴极为能附着具有电化学活性的生物膜的导电载体，生物膜中包含能去除废水中的含氮化合物的硝化微生物。

所述好氧阴极室内置有供氧装置，供氧装置包括相互连通的曝气头和空气泵，其中曝气头置于所述好氧阴极室底部，所述空气泵置于述好氧阴极室外部。