[发明专利]一种跌水曝气式微生物燃料电池

摘要

本发明属于新能源及废水资源化利用技术领域，公开一种跌水曝气式微生物燃料电池。具体涉及将跌水曝气溶氧技术引入基于微生物燃料电池原理的废水处理工艺及设计当中，替代机械鼓风曝气方式，为MFC阴极室提供溶解氧。新的跌水溶氧与耦合生物产电原理的工艺及装备的设计，实现了生物能源转化及废水高效处理。在废水流过微生物燃料电池阳极后经跌水曝气单元进入阴极室，既实现了废水厌氧+好氧二级工艺处理，又为MFC阴极提供了充分的溶解氧作为阴极的电子受体，实现废水处理资源化及同时生物产电。

主权项

1.一种跌水曝气式微生物燃料电池，其特征在于：微生物燃料电池的水力传输采用溢流模式，进水侧设有折流室，顶端密闭进水，折流室废水经下部折流进入阳极室，折流室水力停留时间2‑3h；阳极室电极为碳棒，碳棒顶端内置导线；阳极室填充石墨颗粒，即形成阳极石墨床，石墨颗粒填充率80～95％；阳极室上部设置跌水板，阳极石墨床出水经跌水板后溢，阳极室水力停留时间3‑4h；跌水板出水直接落入跌水曝气室，跌水曝气室即为空气阴极室；跌水曝气室内置三级碳纤维布跌水床，三级碳纤维布跌水床外连导线，兼微生物燃料电池空气阴极功能；跌水曝气室跌水在三级碳纤维布跌水床形成水跃，增加废水液面与空气的接触表面，氧转移效率显著增加；三级碳纤维布跌水床表面微生物在溶解氧的参与下，加速有机质的分解和代谢过程，形成有机物的好氧分解；同时微生物加速三级碳纤维布跌水床表面氧的传递，促进微生物燃料电池生物阴极电子的合成转移，进而提高微生物燃料电池电池电势；跌水曝气室下部出水溢流至微生物燃料电池阴极室；微生物燃料电池阴极室内置碳纤维布基底导电膜组件，导电膜组件与跌水曝气室三级碳纤维布跌水床并联后与阳极间串联，并外接电阻；微生物燃料电池阴极室导电膜利用跌水曝气室出水溶解氧，导电膜组件形成生物阴极；导电膜预制成夹板式膜组件，外连出水泵，实现导电膜组件负压过滤出水；在微生物燃料电池阳极室和阴极室间设置石英砂质子交换仓，替代传统质子交换膜。