[发明专利]微生物燃料电池及其处理马铃薯淀粉废渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池及其处理马铃薯淀粉废渣的方法。

背景技术

我国马铃薯淀粉废渣是以马铃薯为原料生产淀粉的生产过程中产生的废渣，我国马铃薯产业近年来发展迅速，在宁夏、甘肃、内蒙古等省(区)形成了产业化基地。目前中国年产马铃薯7000万余t，全国生产淀粉大小的企业数千家，马铃薯淀粉总量达40多万t，年加工马铃薯近300万t，平均每生产1t淀粉需要加工6.5t左右的马铃薯，排放5t左右的湿废渣，含水量80％以上，可干燥出1t干渣，而生产淀粉时产生大量马铃薯渣，马铃薯渣含水量高、自带菌多，容易腐败变质，但含有大量的纤维素、果胶等可利用成分。目前除极少量废渣用作生产饲料和生产酒精外，绝大部分废渣没有得到利用，这样不仅造成极大的浪费，而且导致严重的环境污染，马铃薯淀粉废渣的降解及再利用已经成为固体废弃物管理的一个急需解决的难题。

发明内容

本发明是要解决目前处理马铃薯淀粉废渣手段较少，无法充分利用这一废弃资源的问题，提供微生物燃料电池及其处理马铃薯淀粉废渣的方法。

本发明微生物燃料电池由筒体、阴极、阳极、第一胶圈、阳极盖板、阴极盖板、第二胶圈、阳极导线和阴极导线组成；所述筒体两端内侧设有凹槽，筒体封闭端的凹槽内装有阳极和第二胶圈，筒体封闭端的端口用阳极盖板封闭，第二胶圈位于阳极与阳极盖板之间，筒体开口端的凹槽装有阴极和第一胶圈，筒体开口端的端口用阴极盖板封闭，第一胶圈位于阴极与阴极盖板之间；筒体、阴极与阳极之间形成燃烧室；第一胶圈与第二胶圈的孔径与燃烧室相同；阴极盖板中间开孔，孔径与燃烧室一致；阳极引出的阳极导线和阴极引出的阴极导线与外电路连接；阳极与阴极之间的间距不小于1cm；筒体上设有取样口和出水口，取样口位于筒体的顶部，出水口位于筒体的底部靠近阴极一侧。

上述微生物燃料电池处理马铃薯淀粉废渣的方法步骤如下：一、启动微生物燃料电池：将马铃薯淀粉废渣与磷酸盐缓冲溶液混合得混合溶液，将混合溶液注入微生物燃料电池内，在环境温度为30～40℃条件下，利用马铃薯淀粉深加工废水中的微生物启动微生物燃料电池；当电池电压低于350mV时，完全更换燃料室的混合溶液；待负载电压稳定在300mV以上，微生物燃料电池启动成功；二、处理马铃薯淀粉废渣：将马铃薯淀粉废渣与磷酸盐缓冲溶液混合得混合溶液，然后将混合溶液注入微生物燃料电池内，通过微生物的分解代谢降低有机物浓度的同时获得电能，工艺操作的条件：反应温度20～40℃；其中步骤一和步骤二中所述混合溶液中马铃薯淀粉废渣的浓度为1～20g/L。

本发明在处理马铃薯淀粉废渣的过程中，附着在阳极上的细菌新陈代谢，氧化废渣中有机物夺得电子并生成质子，所得的电子从微生物转移到阳极上，电子通过电路达到阴极，同时生成的质子也达到阴极，空气中的氧气自由扩散穿过阴极到达阴极的内侧表面上，质子、电子和氧气结合生成水。在获得电能的同时，由于微生物代谢分解而使得废渣中的有机物浓度降低，并且由于微生物的群落不断驯化具有电化学性质的细菌可以在电极表面被富集起来。

本发明可以在常温下应用，马铃薯淀粉废渣COD去除率在85％以上，最高可达93％；出水的总COD小于5000mg/L，最低出水的总COD可达200mg/L。本发明具有方法简单、装置结构简单、成本低、效率高等特点，处理效果和产电量受温度影响较小，适于大规模的推广与应用。

附图说明

图1为具体实施方式一中微生物燃料电池的结构图；图2为具体实施方式四中功率密度曲线图；图3为具体实施方式四中极化曲线图；图4为具体实施方式四中COD去除率的曲线图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。