CN101673837B

CN101673837B - 微生物燃料电池系统和微生物污水处理及产生电能的方法

Info

Publication number: CN101673837B
Application number: CN2009101902026A
Authority: CN
Inventors: 陶虎春; 倪晋仁; 李兆飞
Original assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Current assignee: Huizhou Dayawan Julian Information Technology Co ltd
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: CN101673837A

Abstract

本发明提供一种微生物燃料电池系统及其污水处理和产生电能的方法，该系统包括生物反应器，生物反应器包括阴极室和阳极室，两极室内分别设有阴阳两电极，所述阴极室和阳极室内分别具有微生物活性物，所述阴极室内设有用于向阴极室内鼓气的曝气装置，用于对水流进行处理，反应器内设有折流板，两极室通过折流板分隔，折流板构成导通两极室的通道，水流在阳极室内经微生物活性物处理后，经通道流入阴极室内进行处理，阳极室中产生的质子以通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，并使生物反应器处理水流的同时产生电能。本发明结构简单、成本低，无质子交换膜，同时具有较好的污水处理效果和产电性能。

Description

微生物燃料电池系统和微生物污水处理及产生电能的方法

技术领域

本发明涉及水处理工艺，尤其涉及一种采用微生物反应处理污水并产生电能的微生物燃料电池系统和微生物污水处理及产生电能的方法。

背景技术

随着国家或企业对绿色环保和节约资源等的需求，污(或废)水处理变得越来越受到大众的重视。目前较为有效可行的污水处理通常采用生物处理方法。例如，传统的生物处理工艺使用二次沉淀池来对污水进行处理。然而，在进行污水处理时，污水在经过生化反应后，还需要经过二次沉淀池沉淀后才可排放，造成污水处理的过程较长。另外，采用二次沉淀池的处理工艺占地面积大，投资成本高。尤其是当运行泥龄较高时，这会导致不良的污泥沉淀性。因此，这种处理系统及工艺并不适宜用于人口密集的地域。

近年来，微生物燃料电池获得广泛研究和使用(Microbail fuel cell，MFC)，其可以在降解有机物、处理污水的同时产生电能，因而近年来受到了广泛的关注。由于该特点，可以将其利用在处理有机污/废水方面，能够在处理有机污/废水的同时获得电能。目前研究的微生物燃料电池的类型主要有双室型、空气阴极型以及一些独特构造的微生物燃料电池。

传统双室MFC是最基本的MFC模型，分为厌氧阳极和好氧阴极，以质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PFM)分隔两极室。单室型MFCs省略了阴极室，阴极和质子膜热压在一起，减少了质子在阴极室内的传递阻力，同时由于阴极暴露在空气中，不需要象传统的两极室燃料电池那样向阴极鼓入空气，减少了动力消耗。因此，传统的双室MFC以及单室空气阴极MFC需要PFM来构建，但是PFM有一定的寿命，所以利用PFM构建燃料电池的成本比较高，而且反应器规模不易扩大。

另外，也有些研究设计了一些无膜MFC模型，采用玻璃微珠和玻璃绒等填料来取代质子交换膜，然而，这种MFC结构繁杂，而且玻璃微珠和玻璃绒也只能维持一定时间，又不便更换，带来较高的成本。

此外，将MFC技术应用于处理废水，既要求反应器获得较大电能输出，又同时要有比较好的污染物去除效率，并且要求反应器要构造比较简单，易于放大规模。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构简单、成本低、无质子交换膜的微生物燃料电池系统。

以及提供一种采用上述微生物燃料电池系统进行微生物污水处理及产生电能的方法。

一种微生物燃料电池系统，其包括生物反应器，所述生物反应器包括阴极室和阳极室，所述阴极室和阳极室内分别设有阴电极和阳电极，所述阴极室和阳极室内分别具有微生物活性物，所述阴极室内设有用于向阴极室内鼓气的曝气装置，用于对水流进行处理，所述生物反应器内设有折流板，所述阴极室和阳极室通过所述折流板分隔，所述折流板构成导通所述阴极室和阳极室的通道，水流在所述阳极室内经微生物活性物处理后，经所述通道流入所述阴极室内进行处理，所述阳极室中产生的质子以所述通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，并使生物反应器处理水流的同时产生电能。

以及，一种微生物污水处理及产生电能的方法，其采用上述的微生物燃料电池系统来进行污水处理及产生电能，该方法包括以下步骤：

将污水导入所述阳极室内；

通过所述微生物活性物对流经阳极室的水流进行处理，同时产生质子和电子；

经处理后的水流经所述折流板形成的通道进入所述阴极室，所述曝气装置向阴极室内鼓气，使得污水进一步被处理，所述阳极室中产生的质子以所述通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，产生电能。

在上述技术方案中，利用折流板将阴极室和阳极室分隔，并构成导通所述阴极室和阳极室的通道，反应过程中产生的质子以所述通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，产生电能。因此，所述微生物燃料电池系统无需质子交换膜和填料等，使得整个系统结构简单紧凑，既能节省材料成本，又降低制造成本，从而使得整个系统的成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例的微生物燃料电池系统示意图。

图2是图1中的生物反应器内部结构示意图。

图3是图2中的生物反应器的俯视示意图。

图4是本发明实施例的微生物污水处理及产生电能的方法流程图。

图5是本发明的试验中测得的输出电压随时间的变化曲线图。

图6是本发明的试验中测得的不同曝气量下反应器性能变化曲线图。

图7是本发明的试验中测得的不同曝气速率下的污染物去除率变化曲线图。

图8是本发明的试验中测得的不同水力停留时间下的输出电压变化曲线图。

图9是本发明试验中测得的不同水力停留时间下的污染物去除率变化曲线图。

图10是本发明的试验中测得的不同进水浓度下的产电性能变化曲线图。

图11是本发明试验中测得的不同进水浓度下的污染物去除率变化曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-3，本发明实施例的微生物燃料电池系统10包括一生物反应器12，该生物反应器12包括阴极室13和阳极室14以及分隔阴极室13和阳极室14的折流板16。阴极室13和阳极室14内部分别设有阴电极和阳电极。阴极室13内还设有用于向其内鼓气的曝气装置133。阴极室13和阳极室14内分别具有微生物活性物，用于对水流进行处理。折流板16构成导通阴极室13和阳极室14的通道17，水流在阳极室14内经微生物活性物处理后，经通道17流入阴极室13，阳极室14中产生的质子以通道17中的水流作为载体，进行迁移，使两极室13和14在反应器12内部电性连通，并使生物反应器12处理水流的同时产生电能。

反应器12可以采用透明材料如有机玻璃制成，以便于观察反应器12内的水位，但不限于此。反应器12具有分别与阳极室14和阴极室13连通的入口121和出口122，其中，入口121开设于阳极室14靠近顶部的位置，也即是阳极室14的入口，出口122开设于阴极室13靠近底部的位置，也即是阴极室13的出口。本实施例中，污水(也可称为废水)先进入一进水罐11中，可在其内进行预先沉淀，去除部分污物。进水罐11与一氮气瓶112相连通，氮气瓶112用于向进水罐11内鼓入氮气，以排出污水中的氧气或空气，保证进入阳极室14的污水处于缺氧状态。进水罐11内的污水还通过一蠕动泵113(如采用保定市兰格公司制造的泵产品)以一定的速率泵入阳极室14，因而，可通过控制蠕动泵113的转数来控制水力停留时间(Hydrolic Retention Time，HRT)。

两极室13和14内的阴电极和阳电极采用石墨电极阵列18，该石墨电极阵列18倾斜插入对应极室内，本实施例中，石墨电极阵列18由对应极室的顶部密封盖135和145延伸出，当然也可采用其它方式如悬挂形式。石墨电极阵列18中的石墨电极板的板数视两极室13和14的大小而定，本实施例采用十片平行排列的石墨电极板，各石墨电极板用导线连接起来，成为一个电极整体。在应用时，两极室13和14内的石墨电极阵列18进一步连接一负载15。石墨电极阵列18相对水平方向的倾斜角度大致在30-75度，优选为45-65度，更优选为60度。石墨电极阵列18可以是倾斜插接连接至密封盖。

如图3所示，以阳极室14内的石墨电极阵列18为示例，该石墨电极阵列18由阳极室14的顶部密封盖145延伸出，每个石墨电极与密封盖145呈60度倾角。阴电极和阳电极的石墨电极阵列18上分别载有微生物活性物，如活性污泥。其中，阴电极的石墨电极阵列18上负载的是好氧微生物活性物，阳电极的石墨电极阵列18上负载的是厌氧微生物活性物。两个电极室的水流均保持上向流式。

阳极室14的入口处设置有第一阻流板141，用以使阳极室14内水流保持上向流式流动，阴极室13出口处设置有第二阻流板131，用于使阴极室13内水流保持上向流式流动，折流板16具有使得通道17内的水流保持下向流式流动的构造。

具体地，如图2所示，第一阻流板141面对阳极室14的入口121设置，并由阳极室14的顶部(如密封盖145)向下延伸到与阳极室14的底部相间隔，将水流阻档成由阳极室14的底部进入其内形成上向流式流动，如箭头148所示。折流板16包括相间隔的向上阻流板161和向下阻流板162，向上阻流板161由阳极室14的底部向上延伸到与阳极室14的顶部(如密封盖145)相间隔，向下阻流板162由阴极室13的顶部(如密封盖135)向下延伸到与阴极室13的底部相间隔。第二阻流板131面对阴极室13的出口122设置，并由阴极室13的底部向上延伸到与阴极室13的顶部(如密封盖135)相间隔，使得将水流阻档成由阴极室13的顶部溢流出阴极室13，水流在阴极室13内形成上向流式流动，如前头138所示。

此外，第二阻流板131和向上阻流板161具有高度调节机构，以分别调节第二阻流板131和向上阻流板161的高度，控制阳极室14和阴极室13的出水高度，进而控制通道17的纵向(即水的高度方向)截面积。例如，第二阻流板131和向上阻流板161分别采用可伸缩的板，可以由反应器12的底部向上伸缩，以调整高度。通道17的纵向(即水的高度方向)截面积就相当于是质子迁移的平面式路径，该截面积关系到燃料电池内电阻的大小，因此，通过控制第二阻流板131和向上阻流板161的高度可以调节内电阻。

曝气装置133包括靠近石墨电极阵列18的自由端部的穿孔布气管134，其面向石墨电极阵列18，通过外接一隔膜鼓风机136向阴极室13内鼓入空气或氧气，以提供好氧环境。隔膜鼓风机136的鼓风气路上还设有一个气体流量计138，以对气体流量氧化进行监控。

请一并参阅图1和图4，说明利用本实施例的微生物燃料电池10进行微生物污水处理及产生电能的方法，该方法包括以下步骤：

S01：将污水导入阳极室内14；

S02：通过微生物活性物对流经阳极室14的水流进行处理，同时产生质子和电子；

S03：经处理后的水流经折流板16形成的通道17进入阴极室13，曝气装置133向阴极室13内鼓气，使得污水进一步被处理，阳极室14中产生的质子以通道17中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器12内部电性连通，产生电能。

在步骤S01中，本实施例的污水取自深圳市下坪渗滤液处理厂的SBR反应器中，经过人工配水在厌氧条件下驯化后作为接种污泥。反应器12内供给的底物为自配的葡萄糖水。废水利用蠕动泵113泵入反应器12内，在进水前向废水中曝入15分钟N2，以去除其中的溶解氧，反应温度恒定在35±2℃。运行时通过控制蠕动泵113的转速来调节HRT。在本实施例中，水力停留时间可以为2小时到99小时，在较低进水COD浓度时，水力停留时间也可以是较低的值，而在进水(即处理前的污水)中，可生化的化学需氧量浓度值为100-10000毫克/升。优选地，水力停留时间可以为48小时到77小时，可生化的化学需氧量浓度值可以为1000-3000毫克/升，具体效果如下试验所示。

在步骤S01中，上向流动的水流经阳极室14，其内的微生物活性物对水流进行处理，同时产生质子和电子。电子则经石墨电极阵列18迁移出，进入外部电路。质子将随着水流进入阴极室13。

在步骤S03中，经处理后的水流经通道17进入阴极室13，曝气装置133向阴极室13内持续鼓气，曝气速率保持约为30毫升/升反应器体积·分钟，使得污水进一步被处理，例如在好氧环境下，进行脱氮反应和有机质的去除。阳极室14中产生的质子以通道17中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器12内部电性连通。其中，曝气速率可通过气体流量计138来调节。石墨电极上发生氧化反应，接上负载时即产生电能，对负载供电。

下面以一个试验为例，采用模拟废水，取自深圳下坪渗滤液处理厂的SBR反应器中，经过人工配水在厌氧条件下驯化后作为接种污泥。底物为葡萄糖水，主要成分为：可生化的化学需氧量(CODcr)浓度值为2000mg/l(主要指葡萄糖，且仅为示例，可根据试验要求具体确定)，无水CaCl2(275mg/l)，NaCl(1000mg/l)，NH₄Cl(400mg/l)，NaHCO₃(3000mg/l)，L-谷氨酸(20mg/l)，MgCl₂·7H₂O(330mg/l)，另外向模拟废水中加入微生物生长所需要的微量元素：KH₂PO₄(28mg/l)，K₂HPO₄(42mg/l，)Zn(NO₃)₂·6H₂O(1.5mg/l)，NaH₂PO₄(11.2mg/l)，FeSO₄·7H₂O(10mg/l)，NH₄Cl(3.1mg/l)，KCl(2mg/l)，CoCl₂·6H₂O(1mg/l)，CuSO₄·5H₂O(0.1mg/l)，H₃PO₃(0.1mg/l)，MnSO₄·H2O(5mg/l)，NaMoO₄(0.25mg/l)，NiCl·6H₂O(0.24mg/l)，EDTA(0.1mg/l)；pH≈7。另外，如图1所示，负载采用可变电阻箱15(电阻值范围在0～9999Ω)，并利用一数据采集卡152采集数据，每隔30秒记录一次电压数据，存入计算机。本试验中每个石墨电极板尺寸为3mm×10mm×40mm。

操作时，在上述斜板无膜MFC10中接种驯化过的活性污泥400ml，并加入400ml模拟废水，利用蠕动泵17以1.6r/min的转速，将模拟废水泵入反应器12，保持阴极室13内的曝气速率为30毫升/升反应器体积·分钟，在1000Ω的外电阻负载下，测量输出电压随时间的变化曲线如图5所示。从图5可见，在经过100min的进水以后，所记录的反应器12输出电压有一个突然跃升，这是因为随着不断进水，反应器12中阳极室14和阴极室13的水路在该时间点连通，反应器12的内阻急剧下降，导致输出电压突然升高；在1000Ω的外阻下，输出电压达到225mV。

为了考察运行参数对MFC性能的影响，本试验按照表1所示运行条件组合进行了测试。按照表1中的运行条件组合，分别启动反应器12，待反应器12稳定后，记录反应器在1000Ω外阻下的输出电压，取反应器12的进水、阳极室14出水和阴极室13出水，测定氧化还原电位(ORP)、化学需氧量(CODcr)和氨氮。并对其进行稳态放电试验，测定极化曲线，计算表观内阻和输出功率。

表1运行参数组合

其中，每隔30秒通过数据采集系统记录反应器的输出电压(U)，计算公式为：

I＝U/RA，(1)

其中，I为电流密度，A/m²；U为电阻两端电压，V；R为电阻，Ω；A为阳极面积，m²。

P＝UI/A，(2)

其中，P为功率密度，W/m²；I为电流，A。

电池的内阻采用稳态放电法测量，在不同的外阻下测定输出电压，按照全电路欧姆定律进行线性回归得到，公式如下：

U＝E-Ir (3)

其中，E为电池电动势，V；r为电池内阻。

Q＝It (4)

其中，Q为电荷量，C；t为时间，S。

污染物指标以CODcr表征，采用快速密闭催化消解(分光光度)法测定。

测量器材及燃料电池采用的器材包括：722S分光光度计(上海棱光)，生化培养箱(上海跃进医疗器械厂)，PC机(DELL optilex 160L)，数据采集系统(ADAM 4017)，pH计(Sartorius PB-10型，配ORP电极)，离心机(Sigma3K15)，石墨板(南广机电)，蠕动泵(保定兰格BT100-1J)。

1.曝气速率对反应器性能的影响

在不同的曝气速率下，反应器的开路电压、输出电压以及反应器12的表观内阻的变化如图6所示。结果表明，当曝气速率为10毫升/升反应器体积·分钟时，反应器12的开路电压和输出电压均为负值。随着曝气量的增加，反应器12输出电压由负值上升为正值，在曝气量为20～30毫升/升反应器体积分钟时，反应器的开路电压和输出电压迅速升高，在曝气量增大为60毫升/升反应器体积·分钟以后，反应器12的开路电压和输出电压逐渐稳定。并且随着曝气速率的增大，反应器12的内阻逐渐降低，从1200Ω迅速降低到700Ω左右。同时，如表2所示，MFC的输出功率密度由0.53mW/m²上升到了3.4mW/m²。

表2不同曝气速率下的产电性能

在不同的曝气速率下，MFC反应器12对污染物的去除率的变化如图7所示。随着曝气速率的增大，MFC阳极室14内的COD去除效率不断增大，表明阴极室13内曝气量的增加，阳极室14内的厌氧微生物活性增大。随着曝气量的增大，MFC阳极室13的出水的氨氮去除率没有明显的变化，但是阴极出水的氨氮去除率迅速升高，表明曝气量的增加使阴极室13内好氧微生物活性增加。综合MFC反应器12的产电性能和污染物去除效率，在本实施例MFC条件下，30～60毫升/升反应器体积·分钟为该条件下的最佳曝气量。

2.HRT对反应器性能的影响

在不同的HRT下，反应器12的产电性能如图8和9以及表3所示。结果表明，在HRT为16小时，反应器12输出电压为负值，随着HRT的增大，MFC的开路电压和输出电压迅速上升，在HRT大于24小时以后反应器12的开路电压和输出电压都趋于平稳。随着HRT的增大，反应器12的内阻缓慢下降，由700Ω降低到600Ω左右。而MFC反应器12对污染物的去除效率，随着HRT的增大而不断升高。HRT增大对COD去除率的影响比较小，当HRT增大到36小时后，约80％的COD在厌氧阶段被消耗；而HRT的增大对阴极内的氨氮去除率影响比较大，从36％上升到了95％以上。

表3不同停留时间下的反应器产电性能

由上可知，一方面HRT的降低将时间比较长的细菌冲出，阳极内细菌浓度降低。另一方面，在HRT比较小时，阳极的COD去除效率降低，导致阴极内COD浓度增大，在相同的曝气量下，阴极内持续为厌氧状态，导致两极之间的两极之间的电势差很小，甚至为负值。而随着HRT的增大，阳极内污染物的去除率升高，阳极出水的COD浓度降低，从而阴极内的污染物浓度降低，阴极内的溶解氧浓度升高，两电极间的电势差增大。由此，HRT优选为48-77小时。然而，综合考虑反应器12的产电性能以及污染物的去除效率，48小时是本实施例MFC条件下的最适HRT。

3.进水浓度对反应器性能的影响

在不同的进水浓度(指的是进水中的COD浓度)下，反应器12的产电性能和污染物去除率如下图10和11以及表4所示。随着进水浓度的增加，反应器12的污染物去除效率和产电能力逐渐下降，在进水浓度为3000～4000mg/l时，反应器12的开路电压和输出电压迅速降低，反应器12的表观内阻迅速增大，从683Ω增大到了929Ω，而导致反应器12的输出功率由4.4mW/m²降低到了0.01mW/m²；同时反应器12的污染物去除效率降低。

表4不同进水浓度下的反应器产电性能

结果表明，在一定的曝气速率和HRT下，进水中有机物的浓度有一个限值，高浓度会造成输出电压和污染物去除效率下降。进水浓度的增大还会造成阳极出水COD迅速增加，导致阴极内COD浓度升高，溶解氧浓度降低而使输出电压降低。因而，在一定的曝气速率和HRT下，进水中有机物的浓度有一个限值，高浓度会造成输出电压和污染物去除效率下降，1000-3000mg/l的进水浓度有利于提高输出电压和污染物去除效率。然而通常需要较大的进水量，提高系统处理能力，因而实际可以采用3000mg/l的进水浓度。

由上可知，本燃料电池系统10在进水COD浓度为1000mg/l，阴极曝气速率为60毫升/升反应器体积·分钟，HRT为48小时下，具有较高的稳定输出电压和较好的污水处理效果。例如，在外电阻为1000Ω下稳定输出电压为331mV，输出功率密度为4.6m W/m²，同时反应器的COD去除率达到90％左右。

此外，请参阅表5，为本实施例的燃料电池系统10的性能与传统的几种反应器的性能对比表。由表可知，本实施例的燃料电池系统10与使用了质子交换膜的微生物燃料电池相比，本试验所设计的无膜斜板MFC最大输出功率为4.6mW/m²，最小电阻为601Ω。与利用盐桥的双室MFC和无膜上流式MFC的产电水平基本相当。但是本反应器对于污染物的去除效率明显高于其他几种MFC，对于COD的去除效率可以达到90％以上，而氨氮的去除效率可以达到99％以上。因此，在表现出高的产电效率的同时，具有很高的污水处理效果。

表5几种反应器的对比

由上可知，在本实施例的燃料电池系统10及其污水处理与产生电能的方法中，利用折流板13将阴极室13和阳极室14分隔，并构成导通阴极室13和阳极室14的通道17，反应过程中产生的质子以所述通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，产生电能。因此，所述微生物燃料电池系统10无需质子交换膜和填料等，使得整个系统结构简单紧凑，既能节省材料成本，又降低制造成本，从而使得整个系统的成本较低。

而且，本实施例的燃料电池系统10既能进行污水处理，具有较好的污水处理效果和较高的输出电压。例如，反应器12在进水COD浓度为1000mg/l，阴极曝气速率为60毫升/升反应器体积·分钟，HRT为48小时下，在外电阻为1000Ω下稳定输出电压为331mV，输出功率密度为4.6mW/m²，同时反应器12的COD去除率达到90％左右，氨氮的去除率可以达到99％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微生物燃料电池系统，其包括生物反应器，所述生物反应器包括阴极室和阳极室，所述阴极室和阳极室内分别设有阴电极和阳电极，所述阴极室和阳极室内分别具有微生物活性物，所述阴极室内设有用于向阴极室内鼓气的曝气装置，用于对水流进行处理，其特征在于，所述生物反应器内设有拆流板，所述阴极室和阳极室通过所述折流板分隔，所述折流板构成导通所述阴极室和阳极室的通道，水流在所述阳极室内经微生物活性物处理后，经所述通道流入所述阴极室内进行处理，所述阳极室中产生的质子以所述通道中的水流作为载体，进行迁移，使两极室在反应器内部电性连通，并使生物反应器处理水流的同时产生电能，所述阳极室的入口处设置有第一阻流板，用于使所述阳极室内水流保持上向流式流动，所述阴极室出口处设置有第二阻流板，用于使所述阴极室内水流保持上向流式流动，所述折流板构成为使得所述通道内的水流保持下向流式流动。

2.如权利要求1所述的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述第一阻流板面对所述阳极室的入口设置，并由所述阳极室的顶部向下延伸到与所述阳极室的底部相间隔，将水流阻档成由阳极室的底部进入其内形成上向流式流动，所述折流板包括相间隔的向上阻流板和向下阻流板，所述向上阻流板由所述阳极室的底部向上延伸到与所述阳极室的顶部相间隔，所述向下阻流板由所述阴极室的顶部向下延伸到与所述阴极室的底部相间隔，所述第二阻流板面对所述阴极室的出口设置，并由所述阴极室的底部向上延伸到与所述阴极室的顶部相间隔，使得将水流阻档成由阴极室的顶部溢流出阴极室，水流在阴极室内形成上向流式流动。

3.如权利要求2所述的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述第二阻流板和所述向上阻流板具有高度调节机构，以分别调节所述第二阻流板和所述向上阻流板的高度，控制所述阳极室和阴极室的出水高度，以控制所述通道的水流高度方向上的截面积。

4.如权利要求1所述的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述阴电极和阳电极均为石墨电极阵列，所述石墨电极阵列倾斜插入对应极室内。

5.如权利要求4所述的微生物燃料电池系统，其特征在于，所述石墨电极阵列负载有微生物活性物。

6.一种微生物污水处理及产生电能的方法，其采用如权利要求1至5任一项所述的微生物燃料电池系统来进行污水处理及产生电能，该方法包括以下步骤：

将污水导入所述阳极室内；

7.如权利要求6所述的微生物污水处理及产生电能的方法，其特征在于，所述曝气装置对所述阴极室的曝气量为30～60毫升/升反应器体积·分钟。

8.如权利要求6所述的微生物污水处理及产生电能的方法，其特征在于，所述生物反应器的水力停留时间为2小时到99小时，所述污水处理前可生化的化学需氧量浓度值为100-10000毫克/升。

9.如权利要求6所述的微生物污水处理及产生电能的方法，其特征在于，所述生物反应器的水力停留时间为48小时到77小时，所述污水处理前可生化的化学需氧量浓度值为1000-3000毫克/升。