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专利号: 2021101495726
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理方法,其特征在于,包括:将啤酒酿造过程中产生的含有不同有机物含量的废水分别收集入不同的预处理罐中,对预处理罐中的废水进行酸化、沉降和过滤预处理;

预处理后的废水通过电磁阀进入废水处理池的底部,带有厌氧微生物的碳颗粒的电池阳极产生电子和氢离子,电子通过外部电路到达电池阴极产生电流;

电压采集卡采集微生物燃料电池的电压作为参考电压并输出给控制器,控制器根据参考电压,采用滑模控制调整不同预处理罐的电磁阀的开合度,控制不同预处理罐流入废水处理池的废水的流量,实现微生物燃料电池电压的稳定输出;

在滑模控制中,滑模面设计为: ;

其中, 表示滑模面,表示大于0的适应常数,表示跟踪误差,表示跟踪误差导数;

定义李雅普诺夫函数: ,其中, 表示李雅普诺夫函数;

则: ;其中, 表示李雅普诺夫函数的导数, 表示滑模面的导数,即:;其中, 表示跟踪误差的二阶导数;

为了保证 ,则 ,得到控制输出U;

在得到控制输出U后,建立U和电磁阀的对应关系;

设置U的上界为 ,U的下界为 ,将在上界和下界之间的数值均分100等份,由低到高分别计为1 100;

~

设置第一电磁阀和第二电磁阀的开合度为1 100,100表示开度最大,当第一电磁阀的~开合度为1,第二电磁阀的开合度为100时,控制输出指令计为1;当第一电磁阀的开合度为

100,第二电磁阀的开合度为1时,控制输出指令计为100;

以此类推,在控制器的控制输出指令与第一电磁阀、第二电磁阀之间建立一一对应关系。

2.一种用于如权利要求1所述的基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理方法的处理装置,其特征在于,包括:多个废水预处理罐、废水处理池(1)、电压采集卡(2)以及控制器(3);

所述废水预处理罐通过电磁阀连通所述废水处理池(1),所述电压采集卡(2)用于采集所述微生物燃料电池的输出电压作为参考电压,并发送给所述控制器(3);

所述控制器(3)根据参考电压控制电磁阀的开合度,调节流入废水处理池(1)的废水流量,从而控制废水处理池内微生物燃料电池的输出电压的稳定输出;所述废水处理池(1)的底部设有电池阳极(4),所述电池阳极(4)的上方设有的电池阴极(5),所述电池阳极(4)和所述电池阴极(5)通过外部电路连接,所述外部电路串联有外接电阻(6),所述电压采集卡(2)的两端分别连接所述电池阳极(4)和所述电池阴极(5); 所述电池阳极(4)为流化床结构,所述流化床结构包含有带有厌氧微生物的碳颗粒。

3.根据权利要求2所述的基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理装置,其特征在于,所述预处理罐和所述电磁阀之间的管道上设有滤网(7)。

4.根据权利要求2所述的基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理装置,其特征在于,所述废水处理池(1)的顶部设有污水出口(8)。

5.根据权利要求2所述的基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理装置,其特征在于,所述预处理罐的底部设有污泥排出口(9)。

6.根据权利要求2所述的基于微生物燃料电池的啤酒厂废水处理装置,其特征在于,所述预处理罐的数量为两个,分别为第一预处理罐(10)和第二预处理罐(11),第一预处理罐(10)和废水处理池间的电磁阀为第一电磁阀(12),第二预处理罐(11)和废水处理池间的电磁阀为第二电磁阀(13)。