[发明专利]一种利用微生物燃料电池处理有机废气的方法

说明书

技术领域

本发明属于废气物化处理技术领域，涉及一种微生物燃料电池与生物质炭吸附相结合处理有机废气的方法。

背景技术

有机废气即挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是石油化工、制药工业、印刷工业、涂料装饰业、表面防腐、交通运输等行业排放废气中的主要污染物。通常是指在室温下饱和蒸汽压大于133.132kPa、常压沸点50-260℃以内的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃等。会破坏臭氧层、产生光化学烟雾，同时也是导致近年来倍受关注的过敏症和建筑物综合症的原因之一。VOCs的产生主要有两方面：产业方面，各种产品产量的增加导致作业环境恶化，产业界的VOCs多产生于石油、化工、粘合剂、涂料、干洗、印刷、表面清洗、电子元器件、汽车等行业；民生方面，由于房地产业的迅速发展及国民消费形态的变化，出现了室内空间环境恶化等问题。

目前，有机废气治理控制技术根据处理形式可分为回收技术和销毁技术两大类。回收法主要包括吸附法、吸收法、冷凝法及膜分离法等。其中吸附法是在工业有机废气处理中较为成熟而普遍的方法，利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，将VOCs从废气中分离、回收，是相变或是相间的转移过程，不改变VOCs物质本身的化学性质。吸附法的缺陷是由于吸附容量有限，当气体浓度高流量大时，吸附易达到饱和，去除率降低，废气中有其它胶粒物质和杂质时，吸附剂易失效，同时吸附剂需要再生。销毁技术包括催化燃烧法、生物降解法、紫外光催化氧化法、电化学催化氧化法等，主要原理是通过化学、生物化学或光化学反应，依靠热能、光能、催化剂或是生物酶的作用，将VOCs完全氧化分解为无毒无害的CO₂和水等物质的过程，完全氧化能够使得VOCs高效去除，不产生二次污染，但成本较高。上述常规方法具有程序复杂，能耗高，效率低等缺陷。其中生物处理技术是近年来新兴的处理方法，它具有安全性好、无二次污染、易于管理、运行费用低等特点；但是传统的微生物处理的氧化分解速率较慢，需要很大的接触面积，对过滤介质的pH等要求高，同时微生物氧化分解产生的能量也得不到充分利用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种利用微生物燃料电池处理有机废气的方法，在将固体废弃物进行二次利用同时，将化学能直接和间接的转化为电能，不但有利于解决高浓度有机废气以及固体废弃物造成的污染问题，同时产生的电能可以作为能源二次利用。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种利用微生物燃料电池处理有机废气的方法，该方法按照以下步骤进行：

(1)准备双室微生物燃料电池，所述双室微生物燃料电池包括反应器，所述反应器内设置有以交换膜隔开的阳极室与阴极室，所述阳极室内的阳极与所述阴极室内的阴极分别通过导线连接在外接电阻的两端；所述阳极室上部设置有阳极室进水口、下部设置有阳极室出水口，所述阴极室上部设置有阴极室进水口、下部设置有阴极室出水口；所述阳极室还设置有进气管道和出气管道；

(2)在所述双室微生物燃料电池的所述阳极室内填充占该阳极室容积1/2-3/4的生物质炭颗粒；

(3)将所述阳极室充满体积比为1：1的污水和磷酸盐缓冲液的混合液，其中所述污水用于接种微生物，所述磷酸盐缓冲液含2-5g/L碳源且pH为6.5-7.5；培养7-10天后，所述阳极以及所述生物质炭颗粒的表面附着有生物膜，打开所述阳极室出水口，将阳极室内的液体排出；

(4)将所述阳极室和所述阴极室分别充满pH为6.5-7.5的磷酸盐缓冲液，通过所述进气管道向所述阳极室通氮气2-3h，直至将所述阳极室内的空气排尽，停止通氮气；

(5)通过所述进气管道以20-100mL/min的流量通入有机废气，室温条件下连续通气36-72h后，检测所述进气管道的进气口和所述出气管道的出气口处气体成分和浓度。

其中，步骤(1)所述双室微生物燃料电池中的所述阳极采用碳毡、碳布、网状玻璃碳或碳纤维刷中的一种。

其中，步骤(1)所述双室微生物燃料电池中的所述阳极采用碳毡、碳布、网状玻璃碳或碳纤维刷中的一种。

其中，步骤(1)所述双室微生物燃料电池中的所述交换膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、微滤膜或纳滤膜。

其中，步骤(1)所述双室微生物燃料电池的所述外接电阻阻值为1000-3000Ω。

其中，步骤(2)中的所述生物质炭颗粒由玉米秸秆、小麦秸秆、椰子壳、树皮、果皮或藻类中的至少一种制备而成。