CN213387946U - 一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，包括：电池组件、生物滴滤盒组件，所述生物滴滤盒内放置有电池组件，所述滴滤管另一端连接水箱，所述抽水泵工作以使水流通过滴滤管，水流通过所述漏孔后经过所述滴水孔以水滴状的方式滴入所述电池组件为所述电器组件提供电源。本实用新型通过生物滴滤盒组件和电池组件结合，利用水滴对电池组件的长期撞击使电池积累电荷，产生电能，从而提供电器组件所需的电源，形成在处理废水的同时产生电源的生物处理系统。

Description

一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置

技术领域

本实用新型涉及微生物燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置。

背景技术

生物滴滤池工艺属于污水生物处理中的生物膜法，其优点包括占地面积小便于运行管理、污泥产生量少，无污泥膨胀问题，可维持较高的污泥龄且生物相相对稳定。多层生物滴滤池比普通生物滴滤池拆卸和更换填料方便，且有利于均匀布水。

微生物燃料电池是一种能量的转换器，可将有机物直接转换成电能的一种装置，可应用于污水处理，实现废水处理与电能再生之双重功效。近年来，随着该领域研究的不断深入，逐渐以空气阴极微生物燃料电池为主，因大气中可供应源源不绝的氧气，具有高氧化还原特性，适合作为阴极最常见的电子受体。然而现有的空气阴极微生物燃料电池大多数是以Nafion材料作为质子膜，其缺点在于费用过高而限制广大的使用范围。

实用新型内容

本实用新型公开了一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，将生物滴滤池与微生物燃料电池两大生物处理系统整合后，既可处理有机废水外亦同时可以产生电能，达到减废和新生能源的双重目标。

本实用新型采用了如下方案：

一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，包括：

生物滴滤盒组件，包括支撑架、滴滤管、抽水泵、水箱和生物滴滤盒，所述生物滴滤盒固定在所述支撑架上，所述生物滴滤盒中间均布有滴水孔，所述抽水泵与所述滴滤管相连接，所述滴滤管一端管路侧壁上设置有多个漏孔且置于所述生物滴滤盒的上方；

电池组件，所述电池组件呈一体式管柱型，所述柱顶上设有开口，内部设置有吸水性水凝胶以及导电性多孔陶瓷环，所述陶瓷环设有阴极和阳极，所述阴极和阳极上缠绕有导线，所述导线从所述陶瓷环中间贯穿并延伸至所述开口，所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件；

所述生物滴滤盒内放置有电池组件，所述滴滤管另一端连接水箱，所述抽水泵工作以使水流通过滴滤管，水流通过所述漏孔后经过所述滴水孔以水滴状的方式滴入所述电池组件为所述电器组件提供电源。

作为进一步改进，所述电池组件为微生物燃料电池组件。

作为进一步改进，所述吸水性水凝胶将所述电池组件分为上半部和下半部，所述陶瓷环位于管柱内的上半部和下半部，上半部为阴极、下半部为阳极。

作为进一步改进，所述吸水性水凝胶的包覆厚度为5mm至50mm。

作为进一步改进，所述导线外缘设置有热缩膜绝缘材料。

作为进一步改进，所述生物滴滤盒内水平放置有多个电池组件，所述电池组件一端的阳极或阴极依次与另一所述电池组件一端的阴极或阳极相连，多个所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件。

作为进一步改进，每根所述电池组件之间的间距大于3mm。

作为进一步改进，所述生物滴滤盒组件设有多个生物滴滤盒，所述生物滴滤盒以水平排列或垂直方式固定在所述支撑架上，所述生物滴滤盒内都安装有电池组件,所述电池组件一端的依序阴极或阳极由左往右或由上往下与另一所述电池组件的阳极或阴极相连，所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件。

作为进一步改进，单一所述电池组件产生的电压在0.15V至0.9V之间，通过串联、并联或串并联多个所述电池组件以匹配所述电器组件的额定功率。

作为进一步改进，所述滴滤管连接水箱的一端设有过滤头，另一端端部设有堵头。

通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：

本实用新型通过生物滴滤盒组件和电池组件结合，利用水流形成水滴对电池组件进行滴滤，使水中的微生物附着在电池组件上，微生物电池组件的微生物可以分解水中有机物，从而对废水进行净化。水滴对电池组件的长期撞击能使电池积累电荷，产生电能，可以采取串联、并联或串并联电池组件的连接方式来放大其电压、电流或功率，从而提供电器组件所需的电源，形成在处理废水的同时产生电源的生物处理系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型电池组件的对称剖视结构示意图；

图3是本实用新型电池组件放置在生物滴滤盒的结构示意图；

图4是本实用新型生物滴滤盒的结构示意图；

图5是本实用新型滴滤管带有堵头一端的结构示意图；

图标：1-生物滴滤盒组件；2-电池组件；3-生物滴滤盒；4-滴滤管；5-抽水泵；6-支撑架；7-水箱；8-滴滤盒上盖；21-开口；22-吸水性水凝胶；23-陶瓷环；24-塑料管；25-塑料上盖；26-小孔；27-阳极；28-阴极；31-滴水孔；41-漏孔；42-过滤头；43-堵头。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

结合图1至图5，本实施例提供了一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒3装置，包括：电池组件2和生物滴滤盒组件1，电池组件2上连接有电器组件，将电池组件2放置于生物滴滤盒组件1内，通过生物滴滤盒组件1对电池组件2的滴滤运行数日后可使电池组件2产生电能，从而为电器组件提供电源。

生物滴滤盒组件1，包括支撑架6、滴滤管4、抽水泵5、水箱7和生物滴滤盒3，生物滴滤盒3固定在支撑架6上，生物滴滤盒3中间均布有滴水孔31，抽水泵5与滴滤管4相连接，滴滤管4一端管路侧壁上设置有多个漏孔41且置于生物滴滤盒3的上方。需要说明的是，滴滤管4可以是一根，也可以是多根，根据生物滴滤盒3的宽度分布，使生物滴滤盒3上的滴水孔31上方都能有相应的滴滤管4，以保证生物滴滤盒3使用能够保证使用均匀，防止局部没有水滴通过。

电池组件2，电池组件2呈一体式管柱型，柱顶上设有开口21，内部设置有吸水性水凝胶22以及导电性多孔陶瓷环23，陶瓷环23设有阴极28和阳极27，阴极28和阳极27上缠绕有导线，导线从所述陶瓷环23中间贯穿并延伸至开口21，电池组件2两端的阳极27和阴极28通过电线相连接且中间连接有电器组件；

参照图2，电池组件2为一体式管柱型微生物燃料电池组件2，顶部具有若干开口21的螺纹塑料上盖25、设置在螺纹圆柱型塑料管24内部的吸水性水凝胶22以及导电性多孔陶瓷环23，吸水性水凝胶22将螺纹圆柱型塑料管24分为上半部和下半部，导电性多孔陶瓷环23位于管柱内的上半部和下半部，上半部为阴极28、下半部为阳极27，上半部螺纹圆柱型塑料管24的管壁上无开孔，下半部螺纹圆柱型塑料管24的管壁上开设有若干复数小孔26。在本实施例中，吸水性水凝胶22的包覆厚度为5mm至50mm，优选的，吸水性水凝胶22的包覆厚度为40mm。需要说明的是，当吸水性水凝胶22的厚度越大，能够更好地将上半部和下半部分割，防止水流连通陶瓷环23的阴极28和阳极27，从而可能造成短路的情况。

进一步地，阴阳电极衔接方式是以抗腐蚀性的阴极28钛丝导线缠绕在上半部阴极28部位的导电多孔碳化陶瓷环23，而下半部阳极27部位的导电多孔碳化陶瓷环23则用阳极27钛丝导线缠绕，再将阳极27钛丝导线和阴极28钛丝导线分别从导电多孔碳化陶瓷环23中间的通道贯穿并延伸至管柱顶部的开口21。需要说明的是，阳极27钛丝导线和阴极28钛丝导线的外缘需要用热缩膜绝缘材料包覆住避免阴阳电极相互接触而形成短路现象。

生物滴滤盒3内水平放置有数根电池组件2，滴滤管4另一端连接水箱7，开启抽水泵5将水箱7内的水抽取到滴率管内，当水流通过漏孔41后将会从漏孔41往下滴，使得水流的流动方式以水滴状方式滴入到下方的电池组件2上。需要说明的是，电池组件2仅下半部安装在生物滴滤盒3内，设有开口21的上半部在生物滴滤盒3外，由于水能导电，防止电池组件2内阳极27和阴极28通过水相互接触而形成短路。水滴滴在位于下半部阳极27的导电性多孔陶瓷环23上，让废水中微生物可附着在阳极27的导电性多孔陶瓷环23上，并可提供微生物分解所需的有机物，微生物电池组件2将有机物分解而净化水质，并在分解过程中产生的电子积累到导电性多孔陶瓷环23，通过阳极27钛丝导线和与阴极28外接的电线传递到阴极28，而另一个分解过程中产生的质子，则经由吸水性水凝胶22传递到阴极28；此时电子和质子共同在阴极28中，与空气中的氧气共同进行还原反应而产生水。而剩余的水则由生物滴滤盒3中的滴水孔31流入到水箱7中，在通过抽水泵5连续抽取水箱7中的水到滴滤管4上，形成循环。下半部上设置的小孔26能让废水中的微生物能更多的附着在陶瓷环23上。通过循环，不仅能净化水箱7中的废水，还能长时间对电池组件2进行滴滤，使电池组件2积累电荷，最后产生电能。可以理解的是，为了防止废水中的大颗粒杂质进入滴滤管4堵塞漏孔41，在滴滤管4伸入水箱7的一端上设有过滤头42，而为了进入滴滤管4的水都能通过生物滴滤盒3在回到水箱7，在滴滤管4的另一端上设有堵头43，使进入滴滤管4内的水都通过漏孔41滴入生物滴滤盒3后通过滴水孔31流回水箱7。

参照图1，可以将多个生物滴滤盒3放置在水箱7的上方，具体的支撑方式可以是在水箱7周圈设置一个外层支撑架，接着将内层支撑架固定在外层支撑架上，内层支撑架可分一层或多层，一层的内层支撑架可放置一个或多个生物滴滤盒3，因此可水平排列或垂直方式固定生物滴滤盒3，也可以两者共同使用的方式来放置，根据宽度在最上方装设多根滴滤管4，支撑架6上方还可盖上滴滤盒上盖8。生物滴滤盒3内装设数根电池组件2时，电池组件2一端的阳极27或阴极28依次与另一电池组件2一端的阴极28或阳极27相连，剩余没连接的两端的阳极27和阴极28通过电线相连接且中间连接有电器组件。单一电池组件2产生的电压在0.15V至0.9V之间，通过串联、并联或串并联多个电池组件2可放大发电组件的电压和电流后，以匹配电器组件的额定电压，可以开启电器组件。需要说明的是，每根电池组件2之间的间距大于3mm，也是为了防止同一水滴滴在相邻的两根电池组件2上。

可以理解的是，当生物滴滤盒3以水平排列或垂直方式固定在支撑架6上，生物滴滤盒3内都安装有电池组件2,电池组件2一端的依序阴极28或阳极27由左往右或由上往下与另一所述电池组件2的阳极27或阴极28相连，剩余没连接的电池组件2两端的阳极27和阴极28通过电线相连接且中间连接有电器组件。可将数个一体式管柱型微生物燃料电池组件2中的阳极27钛丝导线、阴极28钛丝导线分别采取将数个一体式管柱型微生物燃料电池组件2以左右串联、并联或串并联连接方式，或是以上下串联、并联或串并联连接方式，或是以上下左右混合式串并联连接方式，可放大发电组件的电压和电流后，再连接一低功率小型电器即可使让小型电器启动。

本装置输出的电压会随著有机废水的种类以及微生物燃料电池组件2的电路连接方式而有所差异。按照所连接电器组件所需的电压、电流、功率范围，可采取串联、并联或串并联连接方式来放大其电压、电流或功率。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，包括：

生物滴滤盒组件，包括支撑架、滴滤管、抽水泵、水箱和生物滴滤盒，所述生物滴滤盒固定在所述支撑架上，所述生物滴滤盒中间均布有滴水孔，所述抽水泵与所述滴滤管相连接，所述滴滤管一端管路侧壁上设置有多个漏孔且置于所述生物滴滤盒的上方；

电池组件，所述电池组件呈一体式管柱型，所述柱顶上设有开口，内部设置有吸水性水凝胶以及导电性多孔陶瓷环，所述陶瓷环设有阴极和阳极，所述阴极和阳极上缠绕有导线，所述导线从所述陶瓷环中间贯穿并延伸至所述开口，所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件；

所述生物滴滤盒内放置有电池组件，所述滴滤管另一端连接水箱，所述抽水泵工作以使水流通过滴滤管，水流通过所述漏孔后经过所述滴水孔以水滴状的方式滴入所述电池组件为所述电器组件提供电源。

2.根据权利要求1所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述电池组件为微生物燃料电池组件。

3.根据权利要求1所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述吸水性水凝胶将所述电池组件分为上半部和下半部，所述陶瓷环位于管柱内的上半部和下半部，上半部为阴极、下半部为阳极。

4.根据权利要求3所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述吸水性水凝胶的包覆厚度为5mm至50mm。

5.根据权利要求1所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述导线外缘设置有热缩膜绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述生物滴滤盒内水平放置有多个电池组件，所述电池组件一端的阳极或阴极依次与另一所述电池组件一端的阴极或阳极相连，多个所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件。

7.根据权利要求6所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，每根所述电池组件之间的间距大于3mm。

8.根据权利要求6所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述生物滴滤盒组件设有多个生物滴滤盒，所述生物滴滤盒以水平排列或垂直方式固定在所述支撑架上，所述生物滴滤盒内都安装有电池组件,所述电池组件一端的依序阴极或阳极由左往右或由上往下与另一所述电池组件的阳极或阴极相连，所述电池组件两端的阳极和阴极通过电线相连接且中间连接有电器组件。

9.根据权利要求8所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，单一所述电池组件产生的电压在0.15V至0.9V之间，通过串联、并联或串并联多个所述电池组件以匹配所述电器组件的额定电压。

10.根据权利要求1所述的可净化有机废水及产电的生物滴滤盒装置，其特征在于，所述滴滤管连接水箱的一端设有过滤头，另一端端部设有堵头。

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