微生物燃料电池污水处理系统及方法与流程

文档序号:25543428发布日期:2021-06-18 20:40

技术特征:

1.一种微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,包括:

沉降池(1),污水在沉降池(1)中进行污泥沉降;

沉降池(1)内部设置有第一微生物燃料电池,所述第一微生物燃料电池收集污泥中厌氧微生物产生的电能;

电磁阀(2),用于控制沉降池(1)中污水流向处理池(3)中的流量;

处理池(3)内部设置有第二微生物燃料电池,所述第二微生物燃料电池利用由沉降池(1)沉降处理后的污水产生电能;

控制器(4),用于根据所述第二微生物燃料电池的输出功率控制电磁阀(2)的开合度。

2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,所述第一微生物燃料电池包括设于所述沉降池底部的第一阳极(5),以及设于所述沉降池中污水水面上的第一阴极(6);所述第一阳极(5)和所述第一阴极(6)之间连接第一外部负载(7)。

3.根据权利要求1所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,所述第二微生物燃料电池包括设于所述处理池污水流入端的第二阳极(8),以及设于所述处理池中污水水面上的第二阴极(9);所述第二阳极(8)和所述第二阴极(9)之间连接第二外部负载(10)。

4.根据权利要求3所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,所述第二外部负载(10)的两端连接有功率测量仪(11),用于采集第二外部负载(10)的输入功率,作为所述第二微生物燃料电池的输出功率,并发生给所述控制器(4)。

5.根据权利要求2所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,所述第一阳极(5)由碳毡材料制成,所述第一阴极(6)包含有铂催化剂。

6.根据权利要求3所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,所述第二阳极(8)由碳毡材料制成,所述第二阴极(9)包含有铂催化剂。

7.根据权利要求1-6任一项所述的微生物燃料电池污水处理系统,其特征在于,污水经进水管(12)流入所述沉降池(1),所述进水管(12)上设有滤网(13);所述处理池(3)上远离所述第二阳极(8)的一端设有出水管(14)。

8.一种物生物燃料电池污水处理方法,其特征在于,包括:

污水在沉降池中沉降,污泥中的厌氧微生物大量繁殖,将化学能转化为电能,利用第一阳极和第二阴极实现电能的回收;

污水经沉降池沉降处理后,经电磁阀流入处理池,功率测量仪测量第二外部负载两端的输入功率,并发送给控制器;

控制器根据输入功率,结合改进的遗传模拟退火算法控制电磁阀的开合度,调整污水流入处理池的流量,保持第二微生物燃料电池最大功率输出。

9.根据权利要求8所述的微生物燃料电池污水处理方法,其特征在于,结合改进的遗传模拟退火算法控制电磁阀的开合度包括:

采用二进制数对第二阳极进料流量进行编码,将初始种群分为两个大小相等的子种群;

对两个子种群采用相同的选择算子、交叉算子和变异算子同时进行遗传操作,当两个子种群达到最大迭代次数后,将两个子种群进行合并;

以功率测量仪的测量值作为个体适应度,将个体按照适应度排序,采用精英保留的方法确定每个个体被选中的概率,将两个子种群中原有的最优个体替换掉适应度最低的个体;

进行交叉变异操作,达到最大迭代次数,输出最优解,随机产生多个新解;若根据新解得出的最大功率大于最优解下的最大功率,则用新解替换最优解;若根据新解得出的最大功率小于最优解下的最大功率,则以退火概率接受新解;

进行迭代并降温,当温度达到终止温度时,停止操作,确定此时的阀门开合程度。

10.根据权利要求9所述的微生物燃料电池污水处理方法,其特征在于,所述退火概率为:其中,f(x1)表示最优解x1下的最大功率,f(x)表示最优解x下的最大功率,t表示温度。


技术总结
本发明提供一种微生物燃料电池污水处理系统及方法,属于污水处理设备技术领域,污水在沉降池中进行污泥沉降,第一微生物燃料电池收集污泥中厌氧微生物产生的电能;电磁阀控制沉降池中污水流向处理池中的流量;处理池内部第二微生物燃料电池利用由沉降池沉降处理后的污水产生电能;控制器根据所述第二微生物燃料电池的输出功率控制电磁阀的开合度。本发明将沉降池与沉积物微生物燃料电池相结合,用污泥中含有的化学能,经沉降处理的污水流过单室微生物燃料电池构成的污水处理器,微生物燃料电池的阳极与阴极与可变负载相连,负载两端的功率测量仪将采集到的功率信号传输至控制器,经改进的遗传模拟退火算法运算后调节进料流量,获得最大功率输出。

技术研发人员:马凤英;欧阳天雨;纪鹏;廉磊;祝宝龙
受保护的技术使用者:齐鲁工业大学
技术研发日:2021.02.03
技术公布日:2021.06.18
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