一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构的制作方法

本实用新型属于污水处理领域，特别涉及一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构。

背景技术：

微生物燃料电池(MFC)是一种能够将有机物中的化学能在微生物的作用下直接转化为电能的装置，是近来在环境保护领域中出现的一种能同时处理污染物和产能的新技术。两室型微生物燃料电池的基本设计包含阳极室中的阳极、阴极室中的阴极，以及将两室隔开的离子交换膜，在阳极与阴极之间存在电路。阳极上的微生物将底物转化为CO₂、质子和电子，并且电子从阳极流向阴极。阴极向电子受体(通常为氧)提供电子。阳极与阴极之间的电势差导致电力的生成。作为一种全新的废水处理技术，微生物燃料电池不再仅仅将废水中的有机质作为去除对象，而是看作一种能源。利用微生物将废水中有机质的化学能转化为电能，既净化了污水又获得了能量，这无疑是污水处理理念的重大革新，具有不可估量的发展潜力。与传统的厌氧消化相比，也能产能的微生物燃料电池拥有一些独特的优势，比如处理低浓度废水，运行温度可以低于20℃等，这些都使得该技术具有很强的竞争力和适用性。近年来，微生物燃料电池在处理各个行业的有机废水中有了越来越广泛的应用，如含葡萄糖废水、生活污水、酿酒废水、食品加工废水、养殖废水和垃圾渗沥液等。出现了大量的与MFC耦合的工艺，如A²O、A/O、A²N等。有的工艺直接把沉淀池作为MFC的阴极室，为了产电我们希望电极表面有大量微生物的存在，为了泥水分离则希望保证沉淀池的沉淀效果，实际上在一个沉淀池内不能同时更好提供产电与泥水分离功能。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，为了克服现有耦合MFC工艺中沉淀池作为阴极室的不足，解决在处理污水的过程中，沉淀池作为阴极室不能同时更好满足产电与泥水分离功能的问题，本实用新型提供一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构，是一种新型的沉淀池，既能满足电极表面大量微生物的存在，又保证泥水分离效果。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构，包括阳极室、阴极室、阴极碳毡、阴极室进水管、阴极室出水管及内出水管、阳极室进水管、阳极室出水管，所述阳极室和阴极室间设置离子交换膜间隔，所述阴极室由外沉淀池和内沉淀池套置而成，内沉淀池置于外沉淀池内部，内沉淀池对应离子交换膜的一侧设置有开口，作为阴极的阴极碳毡置于内沉淀池开口的一侧壁，作为阳极的阳极碳毡置于阳极室内，内沉淀池对应离子交换膜的侧壁近顶端位置设有内出水管，外沉淀池侧壁上设有阴极室出水管，内沉淀池和外沉淀池底部均设置有排泥及回流口，阴极室进水管连接内沉淀池。

进一步地，所述内沉淀池池壁的开口位置与离子交换膜对应，且其大小与离子交换膜的面积和高度相同。

进一步地，所述内沉淀池顶端的内出水管底面高于外沉淀池的阴极室出水管顶面。

进一步地，所述两个沉淀池底部均为倒锥体结构，同轴设置。

进一步地，所述外沉淀池底部在倒锥体侧面开排泥及回流口用于排泥和回流污泥。

进一步地，所述内出水管也可为溢流堰。

进一步地，所述内出水管或溢流堰远离阴极室出水管一侧。

本实用新型的优点是：一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构，是一种新型的沉淀池，既能满足电极表面大量微生物的存在，又保证泥水分离效果。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图中：1.阳极室，2.内沉淀池，3.外沉淀池，4.离子交换膜，5.内出水管，6.阴极室进水管，7.阴极室出水管，8.电阻箱，9.电压表，10.阴极碳毡，11.排泥及回流口，12.阳极室进水管，13.阳极室出水管，14.阳极碳毡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明更进一步的详细说明。

实施例：如图1、图2所示，一种以沉淀池作为阴极室的MFC结构，包括阳极室1、阳极室进水管12、阳极室出水管13、阳极碳毡14、阴极室、阴极碳毡10、阴极室进水管6、阴极室出水管7及内出水管5，所述阳极室1和阴极室间设置离子交换膜4间隔，所述阳极室1池壁设有阳极室进水管12和阳极室出水管13，所述阴极室由外沉淀池3和内沉淀池2套置而成，内沉淀池2置于外沉淀池3内部，内沉淀池2对应离子交换膜4的一侧设置有开口，作为阴极的阴极碳毡10置于内沉淀池2开口的一侧壁，作为阳极的阳极碳毡14置于阳极室1内，内沉淀池2对应离子交换膜4的侧壁近顶端位置设有内出水管5，外沉淀池3侧壁上设有阴极室出水管7，内沉淀池2和外沉淀池3底部均设置有排泥及回流口11，阴极室进水管6连接内沉淀池2。

所述内沉淀池2池壁的开口位置与离子交换膜4对应，且其大小与离子交换膜4的面积和高度相同。所述内沉淀池2顶端的内出水管5底面高于外沉淀池3的阴极室出水管7顶面。

所述两个沉淀池底部均为倒锥体结构，同轴设置。所述外沉淀池3底部在倒锥体侧面开排泥及回流口11用于排泥和回流污泥。

本发明在工作过程中污水通过阳极室进水管12进入微生物燃料电池阳极室1中，并被阳极碳毡14上的微生物所降解，同时释放出电子、H⁺和降解产物。降解产物通过阳极室出水管13排出阳极室外，电子通过外电路电阻箱8到达阴极碳毡10,H⁺通过离子交换膜4到达阴极。

污水通过阴极室进水管6进入内沉淀池2内，由于内沉淀池2的容积较小，能保持一定的污泥浓度，并且有利于微生物在阴极碳毡10上挂膜，有利于提高产电效果。内沉淀池2的池壁开口面积、形状均与离子交换膜4相同，有利于离子的传递。污水经过阴极碳毡10自身的孔隙进入外沉淀池3。若水流突然变大可从内沉淀池2顶部的内出水管5排除过大的水量。经内沉淀池2初步沉淀的混合液可在外沉淀池3做更进一步固液分离。在直接把沉淀池作为MFC的阴极室的工艺中，本发明兼顾了沉淀池作为阴极室的产电和固液分离的双重功能。