[发明专利]一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置和方法

说明书

本发明公开了一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置和方法，所述装置包括生物阴极系统、非生物阳极系统、连通系统、三电极系统和曝气系统，该方法利用活性污泥中丰富的微生物作为生物催化剂，利用电能驱动固碳微生物在电极形成生物膜，在微生物催化剂和电能驱动的作用下实现对二氧化碳的固定，不仅可以实现二氧化碳的固定，还可以生成有价值的化学品。该方法提供了一种经济有效的固定二氧化碳的装置和方法，可以用于含有高浓度二氧化碳的工厂废气或者纯化后的二氧化碳气体的固定。

技术领域

本发明涉及一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置和方法，属于二氧化碳减排领域。

背景技术

经大量科学研究表明，二氧化碳是造成温室效应和全球气候变暖的主要气体，近年来，伴随着人们对于环境问题的日益重视，加大节能减排力度、已成为重要议题。

因此，本发明专利提出一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置和方法，该发明不仅可以实现二氧化碳的固定，还能实现二氧化碳的资源化利用，为我国碳减排工作的推进提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的是发明一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置和方法。利用污水处理厂的活性污泥作为生物催化剂的接种源，由于外源电子的供给，微生物催化剂的固碳效率得以提升，在生物阴极将二氧化碳还原，并生成增值化学品，是一种经济有效的二氧化碳固定方法。

本发明的技术方案如下：

一种活性污泥耦合的电能驱动微生物固定二氧化碳的装置，主要包括非生物阳极室、生物阴极室、进气系统、连通系统、三电极系统、出气系统；所述的生物阴极室内为阴极电解液，所述的非生物阳极室内为阳极电解液，参与反应的气体通过所述进气系统进入反应装置，使得气体充满所述的生物阴极室和非生物阳极室，所述气体为含有高浓度二氧化碳的工厂废气、纯化后的二氧化碳气体或氮气，所述的连通系统将所述非生物阳极室和生物阴极室连接起来，实现质子传递，所述的三电极系统提供反应所需的电能和微生物催化剂挂膜的载体，反应后产生的气体通过出气系统被收集。

进一步地，所述非生物阳极室包括：阳极电解池池体、阳极室密封盖，阳极室密封盖安装在阳极电解池池体上端；阳极电解池池体为圆柱形玻璃瓶，瓶体直径60mm，高度80mm，阳极室密封盖为聚四氟乙烯材质，池体顶部和阳极室密封盖有螺纹口，拧紧密封盖，维持密封环境。

进一步地，所述生物阴极室包括阴极电解池池体、阴极室密封盖，阴极室密封盖安装在阴极电解池池体上端；阳极电解池池体为圆柱形玻璃瓶，瓶体直径 60mm，高度80mm，阴极室密封盖为聚四氟乙烯材质，池体顶部和阳极室密封盖有螺纹口，拧紧密封盖，维持密封环境。

进一步地，所述进气系统包括阳极室进气孔、阴极室进气孔、阳极室进气软管、阴极室进气软管，阳极室进气孔位于阳极室密封盖上，阴极室进气孔位于阴极室密封盖上，阳极室进气软管通过阳极室进气孔通入阳极电解池池体底部，阴极室进气软管通过阴极室进气孔通入阴极电解池池体底部。进气孔直径为9mm，进气软管规格为6×9mm硅胶管。

进一步地，所述连通系统包括阳极室连通管、阴极室连通管、离子交换膜、锁扣，两个通道位于两个电极室侧壁，通道外径30mm，内径15mm，通道底部距电解池池底20mm，为实现非生物阳极室和生物阴极室之间的离子交换，将离子交换膜放在阳极室连通管和阴极室连通管之间，锁扣将两个连通管夹紧，保证密封性，避免电解液漏出。