[发明专利]一种自发电微电流有机物降解装置及其应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种工业废水的处理方法，利用自身产生的微电流来刺激强化微生物混合菌群降解有机物的性能，提高有机物的去除效率，特别涉及该装置在难生物降解污染物处理和深度处理中的应用。

(二)背景技术

随着生活污水、工业废水的大量排放，水环境污染状况日益恶化，水污染治理目前在我国需求较为迫切。在众多水污染处理技术中，生物法因其成本低、能耗小、微生物在去除污染物中有着独特的作用而被视为绿色处理技术之一。然而，工业废水成分日趋复杂，出现了许多难生物降解的物质，如含氯、含硝基等对有毒有害化合物，使得普通生物技术无法高效净化。

在过去的20年中，废水电氧化技术获得了较大的发展，尤其在电极材料、电氧化工艺、新型电氧化反应器等方面均取得了突破，在工业废水，尤其是难降解废水方面，发挥了重要的作用。

为了提高废水的处理效果，同时降低废水的处理成本，各种处理方法的组合或耦合工艺越来越受到研究者的重视。电-生物耦合技术应运而生。该耦合技术既具有生物法经济节能、电氧化技术处理对象广泛且效果好的特点，又将两种技术的缺点充分利用，转化为优点供对方使用。如电化学反应的产热、析氢、析氧、电子迁移等的副反应用于生物反应中，能使电流效率和处理效果大幅提高；电场可以提高参加电化学反应的分子或离子的活性，使反应所需的活化能大大降低，所以大部分电化学反应可以在远比平常化学反应低得多的温度下进行。

申请号CN201420333276.7的专利公开了一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器主体和电源，反应器本体内设置有正、负电极，微生物载体填料位于正电极和负电极之间，适合处理未达标的生化尾水。该专利由于使用的电极为普通电极，微生物实际上是负载在填料上而未真正负载在电极上，生物填料呈悬浮状态悬浮在反应器中，从严格意义上说电氧化和生物处理是两个独立的系统而未真正耦合，因此处理效果的提升有限。另外，该电-生物耦合水处理装置的电能输入需要外界提供，没有实现自给。

申请号为CN105858890A的专利公开了一种基于微生物燃料电池的动态膜厌氧----好氧污水处理方法，污水通过厌氧阳极池和好氧阴极池，并在恒流泵的作用在厌氧和好氧池连续循环处理，从而达到净化的目的。该专利涉及的动态膜组件上生物膜是依靠反应器运行过程中污水中自带微生物慢慢富集而成，这些微生物不具有净化难降解有机污染物的能力，因而使得该方法无法处理难降解污染物。动态膜组件与电极是分离的，微生物是附着在膜组件上而不是电极上。若进水中所含微生物少，可能无法形成生物膜，进而不具有产电能力。另外，该专利未公开产生的电流大小及其去向。

申请号为CN106006929A的专利公开了一种光电催化膜耦合微生物燃料电池全天候处理污水的方法，通过构建MFC-PFC耦合膜过滤系统，实现无间断处理水并产电，弥补了单独MFC和PFC工艺的不足。该方法适用于一些轻度污水(如景观水)的处理，不具有净化难降解污染物的能力，主要是因为其微生物的来源是进水。另外，该装置需要光能的输入，若没有较强光照，则处理效率非常低，如阴天或夜晚，处理效率远远低于光照较强的白天。

申请号为CN102616918A的专利公开了一种直接耦合膜生物反应器和微生物燃料电池的反应器和废水处理方法、申请号为CN103159331A的专利公开了一种光催化协同微生物燃料电池技术处理污水同时发电的方法及装置。以上这些专利所涉及的技术都是将膜生物组件与电极浸没在同一反应器中(没有考虑到相互的影响)，微生物呈悬浮状态或负载在填料上，生物膜的形成来源是原废水中自带微生物，成膜速度较慢且对于难降解有机物不具有降解效果；此外，产生的电能大小及去向也未说明。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种自发电微电流有机物降解装置及其降解有机废水的方法，完成难降解有机物的净化及深度净化，利用微生物厌氧降解过程中产生的微小电流来强化有机物的微生物好氧降解过程，实现能量的闭路循环，不需要额外输入能量。

本发明采用的技术方案是：