[发明专利]一种利用废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥的方法

说明书

本发明公开了一种利用废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥的方法，包括以下步骤：1）废碱渣预处理污泥：首先向废碱渣中加入表面活性剂，使其扩散均匀得到悬浊液；然后将悬浊液静置沉淀，取上层表液过滤得到预备液后，不断加入污泥中直至混合液pH大于12，静置；最后用酸溶液将污泥pH调节至7；2）将步骤1）废碱渣预处理后的污泥作为底物置于微生物燃料电池中反应处理。本发明将废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥，不仅提高了微生物燃料电池的产电性能，而且使废物资源化，实现了综合绿色发展。

技术领域

本发明涉及污泥的预处理方法，具体地涉及一种利用废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥的方法，进而提高微生物燃料电池的产电性能以及微生物燃料电池阳极厌氧降解有机物的效率。

背景技术

随着能源需求的日益增长，化石燃料不断枯竭、环境问题加速凸显成为阻碍经济发展的一大难题，因此，越来越多的目光转向了清洁能源以及可持续能源的开发与生产上。最近，微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)成为了具有很大前景的可持续发展技术，因为其在降解有机物的同时，还伴随着电力的输出，为废水中有机底物的直接转化电能提供了新的途径。

张源凯等指出，剩余污泥中含有大量的污染物，这些污染物如果得不到妥善处理，会对环境造成严重的二次污染。为了使有机物更易于微生物的降解，因此，需要对污泥进行一定的预处理，破坏细胞壁使有机质融出，改变有机物的可利用性，增强生物可降解性，减少污泥量的积累。现行的预处理方法中，如热处理、碱处理、微波消解等均可改善微生物燃料电池中污泥的水解性能，提高产电效率。

XIAO等研究发现，通过碱处理可以提高污泥的发电量，电压可从0.28～0.31V增至0.41～0.43V；后XIAO等研究表明，以碱处理污泥作为阳极底物，微生物燃料电池最大输出电压可达0.52V，电功率密度可达55.88mW/m²。此外，碱处理还可以促进阳极室中大部分可溶性有机物(蛋白质和碳水化合物)的降解，降低污泥浓度、减少污泥质量。而碱渣作为化工生产工艺的废弃材料，含水率在60％～70％，且由于其粒度小、比表面大、粒子带负电荷，具有溶胶等性质，可以在一定程度上提高反应的活性。于是在微生物燃料电池中，利用碱渣预处理污泥，不仅降低了资源能耗，而且增强了生物可溶性，提高了污泥的产电性能，实现了综合绿色发展。

公开号为CN 104671627A的中国专利提供了一种利用碱处理促进污泥中雌激素壬基酚厌氧降解的方法，该方法包括以下步骤：向厌氧反应器中加入含有雌激素壬基酚的污泥，调节污泥厌氧发酵pH值为碱性，通过加入表面活性剂，控制发酵温度，搅拌使反应体系混合均匀。该方法只说明pH值为8.0-10.0，并未指出用何种碱性溶液调节，而本发明提出使用废碱渣调节pH，节约试剂能耗的同时，提高了剩余污泥的水解性能。公开号为CN104724896 A的中国专利提供了一种利用碱处理促进污泥中雌激素壬基酚厌氧降解的方法，该方法同样是向厌氧反应器中加入含有雌激素壬基酚的污泥，调节污泥厌氧发酵pH值为碱性，控制发酵温度。该方法碱处理污泥时，并未加入表面活性剂，没有使得污泥的混合溶液分散均匀，而本发明通过加入表面活性剂，使得废碱渣和污泥混合后扩散均匀，一定程度上提高了碱渣处理的效率。公开号为CN 104099374 A的中国专利提出了一种稻草秸秆碱处理与剩余污泥混合消化产沼气的方法，该方法是将经氢氧化钠溶液预处理后的秸秆和剩余污泥混合作为混合底物，再接种产甲烷污泥，在厌氧环境中混合消化产沼气，所使用的碱为氢氧化钠，相比于本发明，材料耗费较为昂贵，效率较低。

发明内容

发明目的：为克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种利用废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥的方法，提高了微生物燃料电池的产电性能以及微生物燃料电池阳极厌氧降解有机物的效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种利用废碱渣与微生物燃料电池联合处理污泥的方法，包括以下步骤：