一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池的制作方法

本实用新型属于微生物燃料电池技术领域，具体的说，是涉及一种用于污泥处置的微生物燃料电池。

背景技术：

微生物燃料电池是把化学能转化为电能的装置，位于阳极的微生物把有机物分解，电子转移到阳极，然后通过导线传递到阴极，与同样来自阳极的质子和电子受体如氧气发生反应，从而产生电能，沉积型微生物燃料电池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的，具有结构简单，易于管理，能在去除污染物的同时产生电能等特点。

以处理工业废水为主的污水处理厂所产生的污泥，往往重金属含量比较高，且污泥中的重金属种类繁多，大多数污水处理厂中每千克污泥中Cu、Zn等重金属含量高达数百至数千千克，已成为污泥土地利用等资源化利用的主要限制因素。

可见，污泥中的重金属是污泥资源化利用的最主要障碍，如果不加以处理而任意排放，不仅会对环境造成二次污染，而且也是一种资源的浪费。当前污泥中重金属的提取方法主要有：1)化学法；2)微生物淋滤法；3)电化学法。化学法易于掌握、操作简单，在一定条件下能有效快速去除污泥中大量的重金属，但成本相对较高，一部分药剂会残留在污泥中，对污泥产生负面影响。微生物淋滤法运行成本低，操作方便，既节约资源又减少环境污染。然而，微生物淋滤法采用的主要菌种增殖慢，效果稳定性稍差且滞留时间长，这些特点限制了其大规模应用。电化学法具有管理方便、周期短见效快、无毒副作用等优点，但需要接通直流电源，所以成本较高。

因此，污泥中重金属的回收对解决污泥的处理具有重要意义，现有的重金属回收技术都有各自的缺点和不足，存在处理成本高，处理周期长，对污泥存在副作用等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型要解决的是污泥中回收重金属的技术问题，提供了一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池，重金属可以在沉积型微生物燃料电池产生的电场下从阳极迁移到阴极，其建造成本低，微生物活性可自我维持，不需要复杂的管理。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池，包括阴极和阳极，所述阴极放置在污泥上方且与空气接触，所述阳极放置在污泥内部并位于所述阴极下方，所述阴极通过导线连接电阻，所述电阻通过导线连接所述阳极。

进一步地，所述阳极位于所述阴极正下方5-40cm处。

进一步地，所述阴极为石墨板、石墨毡、不锈钢板、碳布中的一种。

进一步地，所述阳极为石墨板、石墨毡、不锈钢板、碳布中的一种。

进一步地，所述阴极长度为5-30cm，宽度为5-30cm，厚度为0.2-2cm。

进一步地，所述阳极长度为5-30cm，宽度为5-30cm，厚度为0.2-2cm。

进一步地，所述电阻的阻值为500-5000欧。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将沉积型微生物燃料电池用于污泥中重金属的回收，沉积型微生物燃料电池由石墨阳极、石墨阴极、电阻和导线构成，通过位于阳极的微生物消耗污泥中的有机物产生电能，结构简单，建造和运行成本低，易于管理维护，无需外部电能的输入，而且还能产生能量；与其他技术相比无需药剂或者电能的输入，对污泥不产负面影响，有不错的重金属回收效果，是一项经济有效的从污泥中回收重金属的技术。

附图说明

图1是用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池的结构示意图。

图中：1：阴极；2：导线；3：电阻；4：阳极。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例提供了一种用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池，主要是利用富集在沉积型微生物燃料电池阳极4上的微生物，通过消耗污泥中的有机物质产生电能，形成电场，重金属在电场的作用下从沉积型微生物燃料电池的阳极2富集到阴极1，从而达到污泥中重金属回收的目的。

本实用新型的用于污泥中重金属回收的沉积型微生物燃料电池，包括阴极1、导线2、电阻3、阳极4，阴极1和阳极4以电阻3连接，电阻3与阴极1之间通过导线2连接，电阻3与阳极4之间通过导线2连接。

阴极1放置在污泥上方且其上表面与空气接触，作为空气阴极。本实施例中的阴极1采用长度为10cm，宽度为10cm，厚度为1cm的石墨板。

阳极2放置在污泥内部，与阴极1对齐并位于阴极1下方20cm处。阳极2一般位于阴极1正下方5-40cm处，该距离能够保证沉积型微生物燃料电池具有较好的处理效果，阳极2和阴极1相距合适的距离能够保证电厂强度，利于重金属的富集。本实施例中的阳极2采用长度为10cm，宽度为10cm，厚度为1cm的石墨板。

阴极1和阳极2除了石墨板外，还可以选用石墨毡、不锈钢板、碳布等，这些材料价格低廉，适合微生物附着，有比较好的导电作用，有利于接收电子，从而在阴极和阳极之间形成电场。一般情况下，阴极1和阳极2的尺寸均为长度在5-30cm范围内，宽度在5-30cm范围内，厚度在0.2-2cm范围内，该尺寸能够保证污泥的处理量和电池的产电效率，若尺寸过小则会造成与污泥的接触面积小，导致处理的污泥量较少；尺寸过大则会降低沉积型微生物燃料电池的产电效率，形成电场比较弱，不利于重金属的富集。

电阻3通过导线4分别连接阴极1和阳极2，其阻值为1000欧。电阻3的阻值通常在500-5000欧范围内选择，电阻3的阻值根据阴极1和阳极2之间的距离选取，选择有利于阴极1重金属的富集的电阻3。从导电性和价格方面考虑，导线4选用铜导线较为合适。

阳极2放置在污泥中，为微生物提供了栖息场所，使微生物富集在阳极2表面，通过消耗污泥中的有机物产生电能，阴极1放置在污泥上部，其上表面与空气接触，以氧气作为电子受体，提高了沉积型微生物燃料电池的效率。

本实用新型不需要额外的电能输入，对污泥不会产生负面影响，在富集污泥中重金属的同时，阳极2的微生物会利用污泥中的有机物产生电能，当多个沉积型微生物燃料电池串联后，会产生较高的电压，称为一种污泥资源利用的新形式。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。