[发明专利]一种原位污泥同步减量稳定处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种原位污泥同步减量稳定处理系统及方法，该系统由污泥浓缩系统、生物电化学系统和数据采集监测系统三部分组成，污泥浓缩系统为重力污泥浓缩池，从上至下分为澄清区、进泥区和污泥浓缩区三部分，澄清区上部设有出水口，进泥区设有进泥口，污泥浓缩区设有排泥口；生物电化学系统设有阳极电极和阴极电极，阳极电极置于污泥浓缩区，阴极电极悬于澄清区；数据采集监测系统设有负载和数据采集器，负载两端通过导线分别与阳极电极和阴极电极相连。本发明系统结构简单，造价低，可连续或间歇运行，无需污泥预处理，能够实现原位污泥同步减量化和稳定化。

技术领域

本发明涉及污水处理厂中污泥减量化和稳定化，尤其涉及将沉积物微生物燃料电池与污泥处理构筑物相结合进行原位污泥减量化稳定化的系统及方法。

背景技术

目前，世界上超过90％的城市污水处理均采用活性污泥法，在处理过程中会产生大量污泥，约占处理污水体积0.3～0.5％(以含水率为97％计)。污泥作为污水处理的副产物，通常含有大量有毒有害且对环境产生负面影响的物质，如有毒有害有机物、重金属、病原菌及寄生虫卵等，必须对其进行妥善处理，避免对环境造成二次污染。通常污水处理厂中污泥处理流程为浓缩+调理+脱水，这仅仅使污泥减量化，而未能实现污泥稳定化。与此同时，污泥处理费用昂贵，处理费用占污水厂运行费用的25％～40％，甚至高达60％。因此，污泥的处理已成为城市污水厂所面临的巨大压力。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells，简称MFC)是一种以微生物或酶为阳极催化剂，将化学能直接转化为电能的装置。利用微生物燃料电池，不仅可以直接将有机物降解，而且可将代谢过程中产生的电子转化为电流，从而获得电能。近年来，在环境污染和能源危机的双重压力下，由于微生物燃料电池可同时处理废水并产生电能，这项新技术越来越受人们青睐，已成为废水处理及新能源开发领域的研究热点。沉积物微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cells，简称SMFC)是一种新型的微生物燃料电池。SMFC结构简单，为单室构造，且无质子交换膜，因此成本低，易于实现工程化应用。

典型的SMFC是将电池的阳极置于厌氧沉积物中，将电池的阴极置于上覆水中，电子通过连接阳极和阴极的导线传递，阳极和阴极之间无空间阻隔。其工作原理如下：在阳极微生物的作用下，底物被分解产生电子、质子及其它代谢产物；部分电子传递到阳极表面并通过外电路到达阴极，质子经产电基质到达阴极；在阴极表面，电子、质子与电子受体结合并形成电流。

我国污泥中有机物物质含量约为50-70％，碳水化合物含量较高。因此，污泥既是微生物，又可作为微生物燃料电池的产电基质(有机物)。本发明将污水处理厂中污泥浓缩池与沉积物微生物燃料电池相结合，通过污泥浓缩池实现污泥减量化，而沉积物微生物燃料电池促使污泥稳定化。以污泥浓缩池中剩余污泥作为产电微生物，无需添加电子中介体；以污泥浓缩池中剩余污泥作为产电基质，无需污泥预处理；阴极和阳极处于同一构筑物中，无需设置质子交换膜，可以连续或间歇进行。本发明无需另建污泥稳定化处理设施，可原位实现污泥减量化和稳定化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种原位污泥同步减量稳定处理系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种原位污泥同步减量稳定处理系统，该系统由污泥浓缩系统、生物电化学系统和数据采集监测系统三部分组成；所述污泥浓缩系统为重力浓缩池，从上至下分为澄清区、进泥区和污泥浓缩区三部分，澄清区上部设有出水口，进泥区设有进泥口，污泥浓缩区设有排泥口；所述生物电化学系统设有阳极电极和阴极电极，阳极电极置于污泥浓缩区，阴极电极悬于澄清区；所述数据采集监测系统设有负载和数据采集器，负载两端通过导线分别与阳极电极和阴极电极相连；数据采集器与负载和PC机连接。

进一步地，该系统处理的污泥为处理生活污水或工业废水的污水处理厂或污水处理站产生的剩余污泥。