專利名稱：利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理底泥的裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的湖泊或河流底泥處理技術(shù)(如底泥疏浚)存在著很多問題，一方面底泥疏浚往往耗資巨大，另一方面工程的環(huán)境后效還存在著很多不確定性，且極易造成二次污染的產(chǎn)生。微生物燃料電池通過對有機(jī)物的厭氧降解，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在消除污染的同時產(chǎn)生清潔的能源。該項技術(shù)已得到實(shí)驗(yàn)室證實(shí)，并已實(shí)際應(yīng)用于海洋環(huán)境中，產(chǎn)生的電能用于驅(qū)動無線溫度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有底泥處理技術(shù)易造成二次污染的技術(shù)問題，提供了一種利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置及方法。利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，所述裝置包括陰極、陽極不銹鋼多孔板、傳動器、傳動器、傳動器、電動機(jī)、電能管控系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和攪拌器，攪拌器、電能管控系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)與陽極不銹鋼多孔板通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)與陰極通過導(dǎo)線相連接，陽極不銹鋼多孔板、傳動器、傳動器、傳動器與電動機(jī)通過連接繩連接。利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法如下:一、將利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置放入河流或湖泊中，陽極不銹鋼多孔板位于底泥中，陰極位于 水面下的好氧區(qū)域，連接線路，陽極不銹鋼多孔板在底泥中接種7天-20天；二、當(dāng)電能管控系統(tǒng)內(nèi)的電壓達(dá)到500mV，驅(qū)動發(fā)動機(jī)使攪拌器開始攪拌，當(dāng)電能管控系統(tǒng)內(nèi)的電壓降為100mV，驅(qū)動電動機(jī)使陽極不銹鋼多孔板在傳動器、傳動器和傳動器的帶動下向上移動，停止運(yùn)行；三、重復(fù)步驟二至陽極不銹鋼多孔板移動至距離底泥上表面，即完成利用微生物燃料電池原位處理底泥。本發(fā)明利用底泥中的有機(jī)物質(zhì)作為電子供體，空氣中的氧氣作為最終的電子受體，實(shí)現(xiàn)底泥中有機(jī)物降解的同時產(chǎn)生電能。本發(fā)明通過能量管控系統(tǒng)儲存電能并控制陽極在底泥中的位置，提高了底泥中有機(jī)物的去除效率，所得電能用于驅(qū)動陰極表面的攪拌器。本發(fā)明裝置可根據(jù)河流或湖泊中底泥和水深設(shè)計高度，且為可移動便攜式處理裝置，構(gòu)造簡單，造價低，無二次污染。


圖1是本發(fā)明利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，所述裝置包括陰極1、陽極不銹鋼多孔板2、傳動器3-1、傳動器3-2、傳動器3-3、電動機(jī)4、電能管控系統(tǒng)5、發(fā)動機(jī)6和攪拌器7,攪拌器7、電能管控系統(tǒng)5和發(fā)動機(jī)6通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)5與陽極不銹鋼多孔板2通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)5與陰極I通過導(dǎo)線相連接，陽極不銹鋼多孔板2、傳動器3-1、傳動器3-2、傳動器3-3與電動機(jī)4通過連接繩連接。
具體實(shí)施方式
二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是所述陰極I為不銹鋼多孔板或碳棒。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二之一不同的是所述不銹鋼多孔板上的孔為圓孔或長方形孔。其它與具體實(shí)施方式
一或二之一不相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是所述陽極不銹鋼多孔板2上的孔為圓孔或長方形孔。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法如下:一、將利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置放入河流或湖泊中，陽極不銹鋼多孔板2位于底泥中(陽極不銹鋼多孔板2距離河底或湖底的距離為3cm)，陰極I位于水面下的好氧區(qū)域，連接線路，陽極不銹鋼多孔板2在底泥中接種7天-20天；二、當(dāng)電能管控系統(tǒng)5內(nèi)的電壓達(dá)到500mV，驅(qū)動發(fā)動機(jī)6使攪拌器7開始攪拌，當(dāng)電能管控系統(tǒng)5內(nèi)的電壓降為100mV，驅(qū)動電動機(jī)4使陽極不銹鋼多孔板2在傳動器3_1、傳動器3-2和傳動器3-3的帶動下向上移動3cm，停止運(yùn)行；三、重復(fù)步驟二至陽極不銹鋼多孔板2移動至距離底泥上表面lcm-3cm處，即完成利用微生物燃料電池原位處理底泥。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五不同的是步驟一中所述陽極不銹鋼多孔板2在底泥中接種9天-15天。其它與具體實(shí)施方式
五相同。 采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果:試驗(yàn)一:利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法如下:一、利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置放入直徑為20cm，高為40cm的圓柱形反應(yīng)器中(材質(zhì)為樹脂玻璃)，陽極不銹鋼多孔板2位于底泥中，陰極I位于水面下3cm的位置，連接線路，陽極不銹鋼多孔板2在底泥中接種14天；二、在最初的14天內(nèi)電能管控系統(tǒng)5內(nèi)的電壓呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)電能管控系統(tǒng)5內(nèi)的電壓為600mV，驅(qū)動發(fā)動機(jī)6使攪拌器7開始攪拌，120天后電能管控系統(tǒng)5內(nèi)的電壓為IOOmV,驅(qū)動電動機(jī)4使陽極不銹鋼多孔板2在傳動器3-1、傳動器3_2和傳動器3_3的帶動下向上移動3cm，停止運(yùn)行，即完成利用微生物燃料電池原位處理底泥。本試驗(yàn)中的底泥中有機(jī)物含量為50g/kg (干重)，在一個周期的120天內(nèi)，分別在0、30、60、120天取陽極不銹鋼多孔板2附近的底泥，與開路狀態(tài)(沒有閉合的電路，相當(dāng)于普通厭氧反應(yīng)器)進(jìn)行對比 ；各時間段有機(jī)物去除率如下:
表I
權(quán)利要求
1.利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，其特征在于:所述裝置包括陰極(I)、陽極不銹鋼多孔板(2)、傳動器(3-1)、傳動器(3-2)、傳動器(3-3)、電動機(jī)(4)、電能管控系統(tǒng)(5)、發(fā)動機(jī)(6)和攪拌器(7)，攪拌器(7)、電能管控系統(tǒng)(5)和發(fā)動機(jī)(6)通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)(5)與陽極不銹鋼多孔板(2)通過導(dǎo)線相連接，電能管控系統(tǒng)(5)與陰極(I)通過導(dǎo)線相連接，陽極不銹鋼多孔板(2)、傳動器(3-1)、傳動器(3-2)、傳動器(3-3)與電動機(jī)(4)通過連接繩連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，其特征在于:所述陰極(I)為不銹鋼多孔板或碳棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，其特征在于:所述不銹鋼多孔板上的孔為圓孔或長方形孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置，其特征在于:所述陽極不銹鋼多孔板(2)上的孔為圓孔或長方形孔。
5.利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法，其特征在于利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法如下: 一、將利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置放入河流或湖泊中，陽極不銹鋼多孔板(2)位于底泥中，陰極(I)位于水面下的好氧區(qū)域，連接線路，陽極不銹鋼多孔板(2)在底泥中接種7天-20天； 二、當(dāng)電能管控系統(tǒng)(5)內(nèi)的電壓達(dá)到500mV，驅(qū)動發(fā)動機(jī)(6)使攪拌器(7)開始攪拌，當(dāng)電能管控系統(tǒng)(5)內(nèi)的電壓降為100mV，驅(qū)動電動機(jī)(4)使陽極不銹鋼多孔板(2)在傳動器(3-1)、傳動器(3-2)和傳動器(3-3)的帶動下向上移動3cm，停止運(yùn)行； 三、重復(fù)步驟二至陽極不銹鋼多孔板(2)移動至距離底泥上表面lcm-3cm處，即完成利用微生物燃料電池原位處理底泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述利用微生物燃料電池原位處理底泥的方法，其特征在于步驟一中所述陽極不銹鋼多孔板⑵在底泥中接種9天-15天。
全文摘要
利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置及方法，它涉及一種處理底泥的裝置及方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有底泥處理技術(shù)易造成二次污染的技術(shù)問題。裝置包括陰極、陽極不銹鋼多孔板、傳動器、傳動器、傳動器、電動機(jī)、電能管控系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)和攪拌器，處理底泥的方法如下一將利用微生物燃料電池原位處理底泥的裝置放入河流或湖泊中，當(dāng)電能管控系統(tǒng)內(nèi)的電壓達(dá)到500mV時，驅(qū)動發(fā)動機(jī)使攪拌器開始攪拌，當(dāng)電能管控系統(tǒng)內(nèi)的電壓降為100mV時，驅(qū)動電動機(jī)使陽極不銹鋼多孔板向上移動，停止運(yùn)行；二、重復(fù)步驟一至陽極不銹鋼多孔板移動至距離底泥上表面，即完成。本發(fā)明裝置構(gòu)造簡單，造價低，無二次污染。本發(fā)明屬于污泥處理領(lǐng)域。
文檔編號C02F11/02GK103224313SQ20131015009
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者趙慶良, 徐勛, 吳明松 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)