申请日2013.04.26
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F3/34; H01M8/16
摘要
一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置，它涉及一种微生物燃料电池装置，具体涉及一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置。本发明为了解决现有连续流搅拌槽式反应器出水COD去除率低，反应时间长，高浓度有机废水进入CSTR系统后，出水还需要进入下一个处理单元进行后续处理的问题。本发明的MFC反应容器的下端与CSTR反应容器的上端连通，搅拌轴的上端与搅拌电机下端的输出轴连接，搅拌轴的下端穿过MFC反应容器设置在CSTR反应容器内，阳极的下端插装在MFC反应容器内，阳极的上端穿过MFC反应容器的上表面，固液分离器安装在CSTR反应容器内。本发明用于处理高浓度有机废水。
权利要求书
1.一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置，其特征在于：所述一种适 用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置包括搅拌电机(1)、MFC反应容器(2)、 CSTR反应容器(3)、阳极(4)、搅拌轴(8)、搅拌桨(9)、固液分离器(10)、多个空气 阴极(5)、多个橡皮垫圈(6)和多个穿孔夹板(7)，搅拌电机(1)、MFC反应容器(2)、 CSTR反应容器(3)由上至下依次设置，MFC反应容器(2)的下端与CSTR反应容器(3) 的上端连通，CSTR反应容器(3)的下端设有沉淀区(11)，搅拌轴(8)的上端与搅拌电 机(1)下端的输出轴连接，搅拌轴(8)的下端穿过MFC反应容器(2)设置在CSTR反 应容器(3)内，搅拌桨(9)安装在搅拌轴(8)的下端上，每个空气阴极(5)通过一个 橡皮垫圈(6)和一个穿孔夹板(7)固定安装在MFC反应容器(2)的外侧壁上，且多个 空气阴极(5)将MFC反应容器(2)的外侧壁完全覆盖，阳极(4)的下端插装在MFC 反应容器(2)内，阳极(4)的上端穿过MFC反应容器(2)的上表面，固液分离器(10) 安装在CSTR反应容器(3)内，且固液分离器(10)位于搅拌桨(9)的上方。
2.根据权利要求1所述一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置，其特 征在于：所述一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置还包括水封机构(12)， 水封机构(12)套装在搅拌电机(1)下表面与MFC反应容器(2)上表面之间的搅拌轴(8) 上。
3.根据权利要求1所述一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置，其特 征在于：CSTR反应容器(3)下部的外侧壁上设有反应器进水口(13)，MFC反应容器(2) 的外侧壁上设有出水口(14)，CSTR反应容器(3)下端的沉淀区(11)的下表面上设有 排泥口(15)。
4.根据权利要求1、2或3所述一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装 置，其特征在于：所述一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置还包括多个 支架(16)，多个支架(16)均布设置在CSTR反应容器(3)的下表面上。
说明书
一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置
技术领域
本发明涉及一种微生物燃料电池装置，具体涉及一种适用于高浓度有机废水处理的 微生物燃料电池装置。
背景技术
随着我国社会经济的高速发展和工业化进程的不断加速，越来越多的工业废水排放 的水体环境中，其中，尤其是高浓度有机废水，存在着有机物浓度高，成分复杂，处理难 度大，环境污染严重，对水生环境污染严重等诸多问题，严重威胁到人类社会的健康发展 和环境的生态安全。因此，高浓度有机废水需要通过有效的吹里手段进行处理。同时，由 于我国是一个水资源严重紧缺的国家，因此，急需对现有的废水资源进行有效的回收利用， 在污染物高效去除的同时，实现污染物的资源化、能源化利用及水资源的可持续发展。
高浓度有机废水中蕴含着大量的能量，如果在污染物有效去除的同时，将这些污染 物中蕴藏的化学能转化为电能，就可以最大限度的从废水中回收能源，这一原则符合我国 水资源循环经济的“减量化、再利用、资源化”的发展原则。微生物燃料电池技术(Microbial fuel cells，MFCs)正是可以将肺水中的化学能转化成清洁能源电能的装置。MFC技术是利 用微生物的催化作用将底物中的化学能转化成电能，并通过外电路将电能进行回收利用， 同时，由于MFC技术可以创造一个良好的生物电化学环境，因此，MFC技术可以有效的 加速污染物的降解，并且MFC技术可以通过外电路的调控，有效的降低处理构筑物中的 污泥浓度，降低后续的污泥处理量，因此，MFC技术在高浓度废水处理领域具有广阔的 应用前景。
在高浓度有机废水处理系统中，连续流搅拌槽式反应器(Continuous stirred tank reactor，CSTR)是一种理想的高浓度有机废水处理装置，CSTR反应器可以有效的处理高 浓度有机废水，同时由于CSTR系统具有连续的搅拌装置，可以有效的克服系统中由于传 质问题、避免系统中反应物的分层状态，通过提高系统中传质过程，有效的加强了系统中 物料的混合程度，从而加速了高浓度有机污染物的去除。目前，没有一种装置可以综合利 用CSTR系统与MFC系统进行高浓度有机废水处理。现有连续流搅拌槽式反应器出水 COD去除率低，反应时间长，高浓度有机废水进入CSTR系统后，出水还需要进入下一 个处理单元进行后续处理。
发明内容
本发明为解决现有连续流搅拌槽式反应器出水COD去除率低，反应时间长，高浓度 有机废水进入CSTR系统后，出水还需要进入下一个处理单元进行后续处理的问题，进而 提出一种适用于高浓度有机废水处理的微生物燃料电池装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括搅拌电机、MFC反应容器、 CSTR反应容器、阳极、搅拌轴、搅拌桨、固液分离器、多个空气阴极、多个橡皮垫圈和 多个穿孔夹板，搅拌电机、MFC反应容器、CSTR反应容器由上至下依次设置，MFC反 应容器的下端与CSTR反应容器的上端连通，CSTR反应容器的下端设有沉淀区，搅拌轴 的上端与搅拌电机下端的输出轴连接，搅拌轴的下端穿过MFC反应容器设置在CSTR反 应容器内，搅拌桨安装在搅拌轴的下端上，每个空气阴极通过一个橡皮垫圈和一个穿孔夹 板固定安装在MFC反应容器的外侧壁上，且多个空气阴极将MFC反应容器的外侧壁完 全覆盖，阳极的下端插装在MFC反应容器内，阳极的上端穿过MFC反应容器的上表面， 固液分离器安装在CSTR反应容器内，且固液分离器位于搅拌桨的上方。
本发明的有益效果是：本发明的MFC反应容器和CSTR反应容器采用连续流进水方 式，进水口设置在CSTR反应容器下部的外侧壁上，这样设计有利于实现进水和污泥的有 效混合，增加CSTR反应容器的处理效率，COD去除率提高到50%，同时，进水口设置 在CSTR反应容器下部的外侧壁上可以增加水流的扰动，从而进一步提高传质速率，传质 速率提高10%;进水通过CSTR反应容器的快速降解后，经过固液分离器的分离作用， 将污泥留存在CSTR反应容器内，上清液经过固液分离器与CSTR反应容器内侧壁的狭缝 进入到MFC反应容器内，用过阳极微生物的生物电化学协同作用，将废水进一步降解， 并将废水中的化学能转化为电能，储存在外电路中，废水经过MFC反应容器的降解代谢 后，由出水口排出;本发明可有效处理燃料、医药试剂、食品加工、合成材料、燃料乙醇 生产等行业产生的高浓度有机废水，本发明可有效降解污染物的同时，缩短反应时间(具 体缩短多少反应时间)并回收清洁能源电能，本发明可有效降低系统运行成本(具体降低 运行成本多少)。