一種與電滲析相結合的雙陰極mfc水處理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于微生物燃料電池技術領域，具體涉及一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統。
【背景技術】
[0002]氮是城市污水中最重要的無機污染物之一，從廢水、肥料和人類活動中，氮被超負荷排放，由此導致水體富營養化、水質惡化等問題，進而危害水生生態系統。傳統的物理法、化學法脫氮效果不佳且運行費用高，沒有生物法應用廣泛。
[0003]微生物燃料電池是通過微生物的呼吸代謝作用將化學能轉化成電能的裝置。在污水處理領域，MFC的應用實現了污水處理理念的重大革新，既能夠凈化污水又能夠回收生物能，同時污泥產率低，具有效率高、無污染等特點，降低了水廠處理成本，可最大限度地實現污水處理的可持續發展，是污水處理領域里重點開發的新技術之一。
[0004]然而，現有的微生物燃料電池技術還處于起步研究階段，仍存在不少缺點。一種雖然對有機污染物具有較好的去除效果，但對氮素污染物的去除不盡人意，面臨水體富營養化、水質惡化等問題，研究微生物燃料電池的脫氮功能已是必然要求，具有同步脫碳除氮功能的微生物燃料電池更加具有應用價值;此外，微生物燃料電池的產電效率還比較低，不能滿足實際應用的要求，如何提高電池的產電效率是目前微生物燃料電池的重點，有研究表明將碳納米管高比表面積、高電子傳導材料負載到碳氈材料的表面，可增加微生物和電極的接觸面積，附著在電極表面的微生物相對較多，總的代謝活性和電子傳導率較強，因此系統的產電能力有所提高；另外微生物燃料電池產生的電能如何有效的收集利用也是當前需要解決的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統，解決了現有技術中存在的水處理過程中微生物燃料電池的產電效率比較低的問題。
[0006]本實用新型所采用的技術方案是，一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統，包括反應室，反應室包括自上而下依次相接的好氧陰極室、厭氧陽極室、缺氧陰極室，好氧陰極室設有自上而下依次分為反應區和曝氣區，反應區和曝氣區之間設有穿孔板，反應區側壁設有普通水出水口，曝氣區底部設置有曝氣設備，同時好氧陰極室頂部設置有石墨電極負極，厭氧陽極室其中一側壁設有進水口，另一側壁從上而下依次設有優質水出水口和出水口，缺氧陰極室側壁設有第二普通水出水口，缺氧陰極室底部設置有石墨電極正極，石墨電極正極和石墨電極負極通過導線連接至電池的正負極，形成閉合回路，好氧陰極室、厭氧陽極室、缺氧陰極室之間還通過導線連接有一對負載，一對負載又與蓄電池連接，蓄電池收集并儲備反應過程產生的電能，蓄電池又連接至所述電池，蓄電池作為電滲析過程的能量來源，不斷給電池輸送電能。
[0007]本實用新型的特點還在于，
[0008]厭氧陽極室和好氧陰極室之間通過第一法蘭連接，第一法蘭上固定有陽離子交換膜。
[0009]厭氧陽極室和缺氧陰極室之間通過第二法蘭連接，第二法蘭上固定有陰離子交換膜。
[0010]好氧陰極室和缺氧陰極室之間還連接有回流管，回流管實現將殘留在所述好氧陰極室的有機物在所述缺氧陰極室進一步去除。
[0011]穿孔板上分布有若干圓孔，若干圓孔呈同心圓排列，若干圓孔的直徑均為l-3mm。
[0012]本實用新型的有益效果是，一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統，以含碳、含氮廢水為燃料生產電能，實現同步廢水脫氮和生物產電，有效回收廢水中所蘊含的能量，降低廢水處理成本;將碳納米管高比表面積、高電子傳導材料負載到碳氈材料的表面，可增加微生物和電極的接觸面積，附著在電極表面的微生物相對較多，總的代謝活性和電子傳導率較強，系統的產電能力有所提高；與電滲析技術結合，一方面將MFC產生的電能合理的利用，達到以廢治廢的目的，一方面將MFC處理過的水，利用電場作用，強行將電子向電極處吸引，致使陽極室的離子濃度大為下降，從而制得優質水。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統中穿孔板結構示意圖。
[0015]圖中，1.復合電極，2.陰離子交換膜，3.第二法蘭，4.蓄電池，5.導線，6.負載，7.進水口，8.曝氣區，9.陽離子交換膜，10.曝氣設備，11.好氧陰極室，12.穿孔板，13.石墨電極負極，14.普通水出水口，15.優質水出水口，16.回流管，17.電池，18.厭氧陽極室，19.石墨電極正極，20.缺氧陰極室，21.出水口，22.管道，23.反應區，24.第二普通水出水口，25.第一法蘭。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0017]本實用新型一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統，結構如圖1所示，包括反應室，反應室包括自上而下依次相接的好氧陰極室11、厭氧陽極室18、缺氧陰極室20，好氧陰極室11自上而下依次分為反應區23和曝氣區8，反應區23和曝氣區8之間設有穿孔板12，如圖2所示，穿孔板12上分布有若干圓孔，若干圓孔呈同心圓排列，若干圓孔的直徑均為l-3mm，反應區23側壁設有普通水出水口 14，曝氣區8底部設置有曝氣設備10，同時好氧陰極室11頂部設置有石墨電極負極13，厭氧陽極室18其中一側壁設有進水口 7，另一側壁從上而下依次設有優質水出水口 15和出水口 21，缺氧陰極室20側壁設有第二普通水出水口 24，缺氧陰極室20底部設置有石墨電極正極19，所述石墨電極正極19和石墨電極負極13通過導線連接至電池17的正負極，形成閉合回路，好氧陰極室11、厭氧陽極室18、缺氧陰極室20之間還通過導線5連接有一對負載6，一對負載6又與蓄電池4連接，蓄電池4收集并儲備反應過程產生的電能，蓄電池4又連接至所述電池17，蓄電池4作為電滲析過程的能量來源，不斷給電池17輸送電能。
[0018]其中，厭氧陽極室18和好氧陰極室11之間通過第一法蘭25連接，第一法蘭25上固定有陽離子交換膜9，厭氧陽極室18和缺氧陰極室20之間通過第二法蘭3連接，第二法蘭3上固定有陰離子交換膜2。
[0019]好氧陰極室11和缺氧陰極室20之間還連接有回流管16，回流管16實現將殘留在所述好氧陰極室11的有機物在缺氧陰極室20進一步去除。
[0020]本實用新型一種與電滲析相結合的雙陰極MFC水處理系統工作原理如下:
[0021]厭氧陽極室18與好氧陰極室11通過陽離子交換膜9隔開、與缺氧陰極室20通過陰離子交換膜2隔開，好氧陰極室11、厭氧陽極室18、缺氧陰極室20的復