[发明专利]微生物燃料电池和藻类光合生物耦合物质转化试验装置

说明书

本发明公开了一种微生物燃料电池和藻类光合生物耦合物质转化试验装置，包括反应器内循环模块、与反应器内循环模块连通的污水供给模块、二氧化碳供给模块、气体控压取样模块、藻类/水质取样检测模块，以及用于控制反应器内循环模块作业的电控模块。本发明研制的先进微生态物质转化再生试验装置，开展人体排泄物生物处理/物质转化、藻类污水处理、二氧化碳‑氧气转化/生物质再生等核心功能的试验验证，为微生态物质转化再生技术在轨试验验证提供前期研究基础，且采用模块化设计思想，将同类型和同功能的元器件设置在一起，便于组装和检修。

技术领域

本发明属于燃料电池的技术领域，具体涉及一种微生物燃料电池和藻类光合生物耦合物质转化试验装置。

背景技术

随着我国城市经济的快速发展，城市规模日益膨胀，城市环境基础设施不足，大量污染物入河，水体中COD氮、磷等污染物浓度超标，河流水体污染严重，出现季节性或终年黑臭水体，生态系统结构严重失衡，影响景观及人类生产和健康，成为目前极为突出的城市水环境问题。

污水中较高的氮元素极易造成水体的富营养化，对环境造成污染，因此对污水进行深度脱氮具有重要的意义。在污水脱氮反硝化过程中需要充足的碳源，碳源的不足会使脱氮的效果受到影响，因此通常需要额外投加碳源来改善污水的碳氮比、优化脱氮条件，从而提高污水的脱氮效果。

微生物燃料电池(MFC)是以酶或阳极微生物作为催化剂，通过其代谢作用降解有机物，实现生物质能转化为电能的装置。MFC以阳极微生物为催化剂催化氧化底物，产生电子、质子和CO2，电子传递到阳极表面并通过外接导线到达阴极，质子由质子交换膜传递到阴极，电子、质子和最终电子受体在阴极相结合被消耗，实现了高效去除污染物的同时产生电能。

而现有的微生物燃料电池转换效率低，且不能实时监测当前微生物燃料电池的作业参数，不能给予微生态物质转化再生技术在轨试验验证提供前期研究基础。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种微生物燃料电池和藻类光合生物耦合物质转化试验装置，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种微生物燃料电池和藻类光合生物耦合物质转化试验装置，其包括反应器内循环模块、与反应器内循环模块连通的污水供给模块、二氧化碳供给模块、气体控压取样模块、藻类/水质取样检测模块，以及用于控制反应器内循环模块作业的电控模块。

优选地，反应器内循环模块包括反应器液池，反应器液池内布设若干个微生物燃料电池，且在反应器液池内放置若干藻类微生物，位于反应器液池上方设置电池组电极接线盒，反应器液池侧面安装光照系统，另一侧面安装相机；反应器液池内安装压力传感器。

优选地，微生物燃料电池呈S型排列、布设于反应器液池内。

优选地，反应器液池采用U型通道，容积约2升，并与内部循环管路连通。

优选地，光照系统包括若干阵列的LED。

优选地，电控模块包括依次连接的电源模块、控制模块和数据采集模块；数据采集模块分别与相机、压力传感器、电池测量系统、pH值传感器、溶解氧传感器和光照系统连接。

优选地，污水供给模块包括污水储袋，污水储袋与反应器液池之间的连通管路上依次安装电磁阀和水泵；二氧化碳供给模块包括二氧化碳气罐，二氧化碳气罐与反应器液池之间的连通管路上依次安装流量计、电磁阀和膜接触器。

优选地，气体控压取样模块包括气体取样袋；所述气体取样袋通过膜接触器与反应器液池连通；反应器液池通过膜接触器、电磁阀、真空泵、气体处理器、真空泵、电磁阀和膜接触器实现二氧化碳的循环流动。

优选地，藻类/水质取样检测模块包括藻类取样器，藻类取样器依次与电磁阀、水质传感器和水泵连通。