[实用新型]源动力‑‑景观用水除藻及藻类能源利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一套利用微生物燃料电池技术以藻类为底物进行发电的系统，对公园景观用水水质的处理和净化并利用水中的藻类发电以供系统的能耗，属于水处理及能源利用技术领域。

背景技术

目前景观用水的处理方法主要有曝气充氧、混凝沉淀、生物接触氧化法。曝气充氧是指对水体进行人工曝气复氧以提高水中的溶解氧含量，使其保持好氧状态，防止水体黑臭现象的发生。曝气充氧的方式有瀑布、跌水、喷水3种，这3种方法的能耗都很高，并且，仅依靠水的曝气充氧只能局部提高水体中的溶解氧含量，而很难保证整个水体的好氧环境。混凝沉淀法的处理对象是水中的悬浮物和胶体杂质，沉淀或澄清构筑物的类型很多，可除藻率却不相同。生物接触氧化法处理是使微生物和原、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥，污水与生物膜接触时，污水中的营养物质被生物膜上的微生物所摄取，使微污染水得到净化。可见，目前景观用水的处理方法都需要能耗，但是每一种方法自身都无法产生能量来为处理水质持续供能，若要保证景观用水的水质要求，则会增加景观用水的处理成本。

微生物燃料电池(MFC)技术是一种产生电能的新方式，MFC技术应用于污水处理方面的研究始于上个世纪末。1911年植物学家Potter用酵母和大肠杆菌进行试验，发现微生物也可以产生电流，从此，开创了生物燃料电池的研究。至今，在空间科学研究过程中,已开发出几种可用于空间飞行器的生物燃料电池，用飞行器中的生活垃圾作电池的燃料，可以说是真正意义上的环保新能源。从上世纪末开始，直接的生物燃料电池开始成为研究重点。生物燃料电池不仅在理论上具有很高的能量转化效率，同时它还有着一些自身的特点：原料来源广泛、电池的操作条件较温和、生物相溶性好。但是，生物燃料电池作为一种新能源的实际应用还比较遥远，主要是因为它的输出功率密度远不能满足要求。按照科学家们提出的理论，电子传递速率是由电势差、重组能和电子供体与受体之间的距离决定的，决定生物燃料电池输出功率密度的主要因素是相关的电子传递过程，也就是说，生物体系缓慢的电子传递速率是生物燃料电池发展的瓶颈。理论和实验都表明，随着电子传递途径距离的增加，电子传递速率呈指数下降的趋势。然而，通过借鉴生物电化学领域的直接电子传递的研究成果，在生物燃料电池中实现直接的电子传递，从而提高输出功率。

实用新型内容

为了解决公园景观用水处理过程中成本高且无法连续净化水质的问题，本实用新型设计了一套收集藻类、净化水质并且利用水中收集的藻类发电的系统。该系统不仅解决了景观用水的污染问题，而且还利用水中藻类发电为系统提供部分能源，降低了处理景观用水的成本，做到了节能减排。

本实用新型设计了一套净化景观用水水质并利用景观用水中的藻类物质发电的能源再利用系统，系统分为三个部分：藻类收集系统、水质处理系统以及能源再利用系统；

藻类收集系统包括水泵(1)、藻类收集装置(5)；能源再利用系统包括微生物燃料电池(11)和蓄电池；

水泵(1)经由压力表(2)、液体流量计(3)、第一止回阀(4)与藻类收集装置(5)相连，藻类收集装置(5)运用物理方法分离藻类杂质和水流，藻类收集装置(5)的底面为下坡，在藻类收集装置(5)内部还设有一竖直挡板(6)，竖直挡板(6)上设有孔能够截留藻类杂质，同时使水流过；竖直挡板(6)前面的底面上设有孔洞，孔洞上设有重力感应挡板(8)；藻类收集装置(5)中竖直挡板(6)收集的水一侧与水质处理系统(9)连接，水质处理系统(9)通过出水泵(10)和第二止回阀(4’)与后面进一步的水处理连接或用水连接；藻类收集装置(5)底面上的孔洞与微生物燃料电池(11)的阳极室连接，MFC反应器由质子交换膜分隔的阳极室和阴极室两室组成，阳极室中的阳极通过导线与蓄电池(12)的正极连接，阴极室中的阴极通过导线与蓄电池的正极连接。

微生物燃料电池(11)的阴极室设有曝气装置，蓄电池(12)分别与曝气装置和水泵(1)、出水泵(10)连接，用于供电。

水质处理系统(9)作用是初步净化水质，是絮凝沉降的固液分离装置，其工作原理是利用目前水处理技术重要的方法之一的絮凝沉降方法进行固液分离。本装置向通过分离后的水流中加入聚合氯化铝作为絮凝剂，使没有被截留的残余微小的藻类絮凝沉淀，净化了水质。