申请日2017.12.20
公开(公告)日2018.06.01
IPC分类号C02F3/28; C02F3/00; H01M8/16
摘要
本发明涉及一种基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，包括按照废水的处理顺序依次分布的集粪池、进水过滤装置、微生物燃料电池处理系统和出水过滤装置，各个部件之间通过输水管道实现废水的连通，且微生物燃料电池处理系统进出的输水管道上均设有水泵;所述出水过滤装置还通过一输水管道与集粪池连通;还包括固废池和沼气发电系统，它们分别通过管道A和管道B与微生物燃料电池处理系统连通，且固废池还通过管道C与进水过滤装置连通。本发明的优点在于：本发明将微生物燃料电池技术与现有污水处理技术相结合，净化污水的同时产生电能;同时，将微生物燃料电池产电技术与沼气发电技术融合为一体，大幅提高资源回收利用效率和产电量。
权利要求书
1.一种基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，其特征在于：包括集粪池、进水过滤装置、微生物燃料电池处理系统、出水过滤装置、固废池和沼气发电系统;
所述集粪池、进水过滤装置、微生物燃料电池处理系统和出水过滤装置按照废水的处理顺序依次分布，各个部件之间通过输水管道实现废水的连通，且微生物燃料电池处理系统进出的输水管道上均设有水泵;所述出水过滤装置还通过一输水管道与集粪池连通;
所述固废池和沼气发电系统分别通过管道A和管道B与微生物燃料电池处理系统连通，且固废池还通过管道C与进水过滤装置连通。
2.根据权利要求1所述的基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，其特征在于：所述微生物燃料电池处理系统包括一反应池以及设置于反应池上端面的反应池密封盖，所述反应池包括上反应段和下反应段，所述上反应段侧壁内嵌有多个空气阴极，且空气阴极外壁设有阴极端子;所述上反应段内腔设有多个呈阵列分布的阳极电极以及垂直于阳极的蜗杆，所述阳极包括上导电段以及设置于上导电段底部的绝缘蜗轮段，且蜗杆与阵列分布的阳极构成蜗轮蜗杆传动机构;所述上反应段外侧壁设置有发动机装置，该发动装置带动反应池内蜗杆转动;
所述上反应段侧壁开有进水口，所述下反应段侧壁开有出水口;
所述反应池密封盖的内侧壁设有气液分离装置，且气液分离装置装有阳极端子，所述阳极端子用以固定各阳极并连接外短路;所述气液分离装置还设有出气口，用于连接沼气发电系统。
说明书
一种基于微生物燃料电池的畜禽废水 处理系统
技术领域
本发明属于畜禽废水处理领域，特别涉及一种基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统。
背景技术
近年来，随着集约化模式的推广，我国畜禽养殖行业得到迅猛发展，但伴随而来的就是畜禽废水处理问题，这些分布相对集中的废水虽含有丰富的有机资源，但是往往不能被合理利用，且长期堆积对环境和人身健康都造成了威胁。
传统处理畜禽废水主要有三种方式：还田模式、自然处理模式和工厂处理模式。其中还田模式虽然能够变废为宝，但是转换效率低下，且在非施肥季节容易造成堆积;自然处理模式不会造成堆积，但是需要大量的处理场地，且容易造成地下水二次污染;工厂处理模式处理效果最好，但是需要专业的设备和技术人才，这并不是应用于我国微利的畜禽养殖行业。
微生物燃料电池是借助多种微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，能在产生能源的同时净化污水，发展前景巨大。微生物燃料电池主要由阳极室、阴极室以及中间的隔膜(多为质子交换膜)组成。微生物燃料电池的基本工作原理是：在厌氧环境下，阳极室内悬浮的微生物将复杂的大分子有机物分解为小分子有机物，附着在阳极表面的微生物群落进一步分解小分子有机物和部分大分子有机物，同时产生电子和质子，其中电子通过不同方式传递到阳极，并经由外电路到达阴极，而质子则通过中间质子交换膜到达阴极室，氧化剂( 一般为氧气或铁氰化钾溶液) 在阴极与电子和质子发生还原反应，构成完整的电流回路。
将微生物燃料电池技术应用到畜禽废水处理中，不仅成本较低，在净化污水的同时还能够产生电能，结合传统沼气发电技术，大大提高资源利用效率，清洁无污染，符合可持续发展要求。
经检索，专利CN 104986914 A公开了一种基于微生物燃料电池的猪场废水处理系统，包括按照废水的处理顺序依次分布的集粪池、机械格栅过滤塔、集水池、调节池、厌氧池、微生物燃料电池调节池、微生物燃料电池反应器、活性炭过滤塔及出水池，且各个部件之间通过输水管实现废水的流通;所述集粪池与机械格栅过滤塔之间通过水泵实现废水的流通;该发明，将微生物燃料电池与传统废水处理技术相结合，应用于养殖猪场废水处理，回收电能，治理废水;但是该猪场废水处理系统仍存在一定的问题：1.资源回收利用率低;2.产电量低。
因此，研发一种能够大幅提高资源回收利用和产电量的基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够大幅提高资源回收利用和产电量的基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，其创新点在于：包括集粪池、进水过滤装置、微生物燃料电池处理系统、出水过滤装置、固废池和沼气发电系统;
所述集粪池、进水过滤装置、微生物燃料电池处理系统和出水过滤装置按照废水的处理顺序依次分布，各个部件之间通过输水管道实现废水的连通，且微生物燃料电池处理系统进出的输水管道上均设有水泵;所述出水过滤装置还通过一输水管道与集粪池连通;
所述固废池和沼气发电系统分别通过管道A和管道B与微生物燃料电池处理系统连通，且固废池还通过管道C与进水过滤装置连通。
进一步地，所述微生物燃料电池处理系统包括一反应池以及设置于反应池上端面的反应池密封盖，所述反应池包括上反应段和下反应段，所述上反应段侧壁内嵌有多个空气阴极，且空气阴极外壁设有阴极端子;所述上反应段内腔设有多个呈阵列分布的阳极电极以及垂直于阳极的蜗杆，所述阳极包括上导电段以及设置于上导电段底部的绝缘蜗轮段，且蜗杆与阵列分布的阳极构成蜗轮蜗杆传动机构;所述上反应段外侧壁设置有发动机装置，该发动装置带动反应池内蜗杆转动;
所述上反应段侧壁开有进水口，所述下反应段侧壁开有出水口;
所述反应池密封盖的内侧壁设有气液分离装置，且气液分离装置装有阳极端子，所述阳极端子用以固定各阳极并连接外短路;所述气液分离装置还设有出气口，用于连接沼气发电系统。
本发明的优点在于：
(1)本发明基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，将微生物燃料电池技术与现有污水处理技术相结合，净化污水的同时产生电能;同时，将微生物燃料电池产电技术与沼气发电技术融合为一体，大幅提高资源回收利用效率和产电量;
(2)本发明基于微生物燃料电池的畜禽废水处理系统，其中，微生物燃料电池处理系统采用阵列分布多个阳极，大大增加电池单位体积内阳极总比表面积，借助自身能源实现装置内部阳极自搅动，促进微生物的降解，提升电子转移效率;同时，采用自呼吸式空气阴极，无需曝气，结构简单，大大降低成本，而且产电过程中不释放温室效应气体二氧化碳，是一种清洁能源生产装置。