[发明专利]升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法

权利要求书

1.升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以其他厌氧反应器的厌氧污泥为接种污泥，以污水厂剩余污泥为底物，启动UASB反应器；

S2、以污水厂剩余污泥为接种物，利用双室MFC富集阳极产电菌；将富集产电菌的阳极转移至MEC，作为MEC反应器的阳极；

S3、将剩余污泥饲入启动好的UASB反应器，使其与反应区内各层颗粒污泥中的发酵微生物充分接触，进行厌氧发酵产酸反应；

S4、将上述发酵产酸后的剩余污泥转移到微生物电解池（MEC）中进行常温产氢。

2.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤S1中的启动UASB反应器的过程为：

以葡萄糖、氮、磷及微量元素配制的营养液为基质，以其他厌氧反应器中的厌氧污泥为接种污泥；在基质中逐渐增加剩余污泥的比重，直到基质全部变为剩余污泥，完成对颗粒污泥中厌氧微生物的驯化。

3.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤S2中的利用双室MFC富集阳极产电菌的过程为：

A1、将浓度为3.1-6.4g/L的接种物与溶液A混合得到溶液B；

A2、将溶液B加入双室MFC阳极室，将溶液C加入双室MFC阴极室；在20～25℃室温下启动MFC，当MFC电压值趋于稳定时，更换溶液B和溶液C，完成一个操作周期；

A3、重复上述步骤完成3个操作周期，完成阳极产电菌的富集。

4.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤S3中UASB反应器的运行参数为：反应温度为35℃、pH值为5、有机负荷2～5kgCOD/m³·d、HRT为26h、SRT为8d、ORP-300～-200mV、进料C/N为160～250 。

5.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤S4中微生物电解池常温产氢的过程为：

B1、单室MEC反应器中依次加入：混合液D、微量元素溶液E和维生素溶液F；

B2、在MEC两极间串联电阻，施加0.8V的外加电压，在此电压基础上，添加50mmol/L的外源海藻糖优化MEC，利用发酵产酸后的剩余污泥为底物常温运行，完成常温产氢。

6.根据权利要求1所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤S2中阳极均为石墨纤维刷，阴极为碳布；使用前，石墨纤维刷和碳布依次在丙酮、乙醇和纯水中超声清洗10min，然后在450℃下高温处理30min。

7.根据权利要求3所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤A1中接种物与溶液A的体积比为1:2。

8.根据权利要求3所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤A1中溶液A的成分为每升去离子水中包含：NaAc 1.5g、KH₂PO₄ 2.4145g、K₂HPO₄•3H₂O 7.3539g、NH₄Cl 0.31g、KCl 0.13g；

溶液C的成分为每升去离子水中包含：KH₂PO₄ 2.4145g、K₂HPO₄•3H₂O 7.3539g、NH₄Cl 0.31g、KCl 0.13g。

9.根据权利要求5所述的升流式厌氧污泥床与微生物电解池串联阶梯利用剩余污泥产氢的方法，其特征在于，所述步骤B1中微量元素溶液E成分为每升去离子水中包含：三乙酸1.5g、MgSO₄•7H₂O 3.0g、MnSO₄•2H₂O 0.5g、NaCl 1.0g、FeSO₄•7H₂O 0.1g、CoCl₂ 0.1g、CaCl₂•2H₂O 0.1g、ZnSO₄ 0.1g、CuSO₄•5H₂O 0.01g、AlK(SO₄)₂ 0.01g、H₃BO₃ 0.01g、Na₂MoO₄0.025g、NiCl•6H₂O 0.024g；

维生素溶液F成分为每升去离子水中包含：生物素2mg、叶酸2mg、维生素B6 10mg、维生素B1 5mg、维生素B2 5mg、烟酸5mg、泛酸钙5mg、维生素B12 0.1mg、4-氨基苯甲酸5mg、硫辛酸5mg。