[发明专利]一种原位修复地下水硝酸盐污染的微生物燃料电池

权利要求书

1.一种原位修复地下水硝酸盐污染的微生物燃料电池，其特征在于：整个微生物燃料电池置于地下水所处的原位环境中，包括阳极室、阴极室、阴离子交换膜及外电路系统；

所述阳极室下部设有进水管，上部设有出水管，顶部设有排气管，阳极室中设有生物阳极，生物阳极上附着厌氧产电微生物，阳极室充满阳极液，且阳极室接种厌氧消化污泥；

所述阴极室顶部设有排气管，阴极室中设有生物阴极，生物阴极上附着电活性反硝化微生物，阴极室充满阴极液，且阴极室接种反硝化污泥；

所述阴离子交换膜位于阴极室两侧；

所述外电路系统包括外电阻、导线和电信号采集记录仪，外电阻两端通过导线分别连接生物阳极和生物阴极，电信号采集记录仪并联于外电阻两端实时记录电压。

2.根据权利要求1所述微生物燃料电池，其特征在于：所述阳极液为有机废水，pH为7~7.5，所述阴极液为磷酸缓冲溶液，pH为7.4~8。

3.根据权利要求1所述微生物燃料电池，其特征在于：所述生物阳极与生物阴极采用碳布，碳纸，碳毡，石墨棒或石墨盘片中的一种。

4.根据权利要求1所述微生物燃料电池，其特征在于：所述阴离子交换膜包括第一阴离子交换膜和第二阴离子交换膜，所述第一阴离子交换膜设置在阳极室和阴极室之间，并连通阳极室和阴极室，所述第二阴离子交换膜固定在阴极室外侧，连通阴极室和地下水所处原位环境，地下水中硝酸盐通过第二阴离子交换膜进入阴极室。

5.根据权利要求4所述微生物燃料电池，其特征在于：所述第一或第二阴离子交换膜的膜面积与阳极室的体积比为2~4m²:1m³，第一阴离子交换膜与生物阳极之间的距离为0.5~1cm，第二阴离子交换膜与生物阴极之间的距离为0.5~1cm。

6.根据权利要求4所述微生物燃料电池，其特征在于：所述第一阴离子交换膜采用密封圈固定在阳极室和阴极室之间，所述第二阴离子交换膜通过法兰和密封圈固定在阴极室外侧，并与地下水所处的原位环境相接触。

7.根据权利要求1所述微生物燃料电池，其特征在于：所述阳极室和阴极室体积比为2~4:1，阳极室长宽比为4~6:2, 长高比为1:1；阴极室长宽比为4~6:0.5~1，长高比为1:1。

8.根据权利要求1所述微生物燃料电池，其特征在于：所述生物阳极下端距阳极室底部距离2~4cm，所述生物阴极下端距阴极室底部距离2~4cm，所述生物阳极和生物阴极之间的距离为1~2cm，生物阳极表面积与阳极室体积之比为2~6 m²:1 m³，生物阴极表面积与阴极室体积之比为2~6 m²:1 m³。