一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置的制作方法

本技术属于水污染治理，尤其涉及一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置。

背景技术：

1、经济的快速发展不仅产生了过量二氧化碳的释放，同时也产生了大量的废水，造成了严重的环境问题。因此，污水的有效处理和二氧化碳的排放控制是目前发展过程中急需解决的任务，大力发展二氧化碳固定及污水处理技术具有重要价值。

2、现有污水处理技术包括物理分离技术、化学方法和生物方法，主要通过转化、利用废水中有效能量大大降低废水能耗，提高能源利用率。另外，二氧化碳固定技术主要有矿化、生物合成、电化学合成等途径，实现二氧化碳转化利用，将其转化成高附加值的有机化学品，可带来较好的经济效益。目前，在众多技术中，微生物电合成技术可同时实现有机废水的处理和二氧化碳转化利用。

3、微生物电合成作为微生物电化学技术，通过利用微生物作为催化剂，在外加电流条件下，通过电化学电池阴极提供的电子，可将二氧化碳转化为一氧化碳、氢气、甲烷等具有较高利用价值的产品，在阳极通过微生物氧化降解有机物并释放电子，最终实现阳极废水中有机物的降解和阴极二氧化碳高值转化。

4、然而，目前该技术依然存在二氧化碳利用率低、能耗高等问题。主要问题包括：(1)阳极有机物氧化降解后会产生二氧化碳和氢离子，产生的二氧化碳往往直接释放到环境中，没有得到有效利用；(2)阳极产生的氢离子通过交换膜传递到阴极的速率有限，随着运行时间的增加，系统阴阳极会出现酸化和碱化，不仅影响阳极微生物活性，还会产生额外的化学电势损失。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本实用新型提出一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置，可有效实现系统内二氧化碳和电解液自循环。

2、本实用新型提出一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置，包括：

3、箱体，所述箱体内设有交换膜，所述交换膜将箱体分为第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内设有微生物阳极，所述第二箱体内设有微生物阴极；

4、第一箱体、第二箱体的顶部设有用于将第一箱体、第二箱体相连通的气相传输通道；第一箱体、第二箱体的底部设有用于将第一箱体、第二箱体相连通的液相传输通道，所述液相传输通道上设有用于将液体从第一箱体输送到第二箱体的输送泵；

5、所述箱体的外侧面上部设有阳极液进口，所述箱体的外侧面下部设有阴极液出口。

6、进一步地，所述装置还包括外部电源，所述外部电源用于驱动微生物阳极、微生物阴极工作。

7、进一步地，所述外部电源的正极与微生物阳极电连接，外部电源的负极与微生物阴极电连接。

8、进一步地，所述微生物阳极、微生物阴极的材质为石墨电极、石墨烯、碳纳米管、碳布、碳纸或碳纤维刷。

9、进一步地，所述交换膜为质子交换膜、阴离子交换膜或阳离子交换膜。

10、本实用新型具有以下优势：

11、本实用新型提出的自循环式微生物电合成的装置，在第一箱体、第二箱体相之间设置相连通的气相传输通道，液相传输通道，从而有效实现了co2等气相传输以及液体传输，有效避免二氧化碳直接释放到环境中造成的污染。同时，阳极产生的氢离子可快速传递至阴极，避免系统阴阳极出现酸化和碱化，提高微生物活性，减少化学电势损失。如此，有效实现了co2的再利用，降低了废水能耗，提高能源利用率。

技术特征：

1.一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

技术总结
本技术提出一种用于废水处理的自循环式微生物电合成的装置，属于水污染治理技术领域。所述装置包括：箱体，所述箱体内设有交换膜，所述交换膜将箱体分为第一箱体和第二箱体，所述第一箱体内设有微生物阳极，所述第二箱体内设有微生物阴极；第一箱体、第二箱体的顶部设有用于将第一箱体、第二箱体相连通的气相传输通道；第一箱体、第二箱体的底部设有用于将第一箱体、第二箱体相连通的液相传输通道，所述液相传输通道上设有用于将液体从第一箱体输送到第二箱体的输送泵；所述箱体的外侧面上部设有阳极液进口，所述箱体的外侧面下部设有阴极液出口。本技术主要用于废水处理，有效实现了CO<subgt;2</subgt;的再利用，降低了废水能耗，提高能源利用率。

技术研发人员：张敏,王香春,李洋,周媛,王嗣禹,王钰
受保护的技术使用者：中国城市建设研究院有限公司
技术研发日：20230626
技术公布日：2024/1/15