[发明专利]一种同步催化氧化二级出水中难降解污染物与降解剩余污泥的方法

说明书

一种同步催化氧化二级出水中难降解污染物与降解剩余污泥的方法。它涉及二级尾水催化氧化处理、剩余污泥降解的方法。它是要解决现有的水中难降解污染物和剩余污泥处理成本高、资源化利用率低的问题。本方法：一、组建生物电化学耦合电芬顿反应系统；二、将营养液和电子受体溶液分别加入阳极室与阴极室，并将剩余污泥接种于阳极室，以含铁氧化物的碳刷作为复合阴极；培养至输出电压稳定且大于0.65V，启动成功；三、将待处理剩余污泥与含难降解污染物的二级出水分别加入阳极室与阴极室，进行同步处理；本方法的难降解污染物的处理率可达62％～99％，剩余污泥中有机物的降解率为40％～65％。可用于二级出水和剩余污泥的同步处理。

技术领域

本发明属于生物电化学技术领域以及高级氧化技术领域，具体涉及一种实现含难降解污染物的二级出水降解和同步实现剩余污泥降解与资源化的方法。

背景技术

生物质作为一种能源资源日益受到重视，是一类存在和分布十分广泛并且潜能蕴含巨大的能源形式，1kg生物质的化学需氧量相当于4kW·h的能量。微生物电化学系统是利用微生物作为催化剂，将生物质中的化学能转变为电能的系统，是一种有效回收能源和资源的新兴技术，已经受到全世界的普遍关注，MES系统中底物来源广泛，几乎所有可以被微生物氧化降解的污染物都可以作为MES的阳极底物，因此如今越来越多的剩余污泥可以作为MES系统中的阳极底物，一方面产生了电能，另一方面对剩余污泥本身进行了降解和减量，为剩余污泥的处理开辟了一个新的研究方法。现有的利用微生物电化学系统降解生物质的方法是，将剩余污泥等类型的生物质作为阳极底物，在阴极区加入电子受体，形成微生物电化学系统，从而将生物质中的化学能转变为电能，并且对阳极底物进行降解。如Jiang2011年发表在《生物资源技术》(Bioresource Technology)中的文章《超声波预处理对微生物燃料电池中污泥的有机物降解和特性变化的影响》(Degradation and characteristicchanges of organic matter in sewage sludge using microbial fuel cell withultrasound pretreatment)，即采用剩余污泥作为阳极底物，启动时间为20d，在运行过程中对污泥的VSS和有机物进行了有效减量，同时产生了电能。但是传统的利用生物电化学对剩余污泥进行降解的方法一方面需要在阴极添加电子受体，增加运行成本，另一方面产生的电能没有进行原位的利用，导致了绿色能源的流失。

电芬顿技术是芬顿氧化与电化学技术的组合，是高级氧化技术中的一种，在对难降解有机污染物的处理方面有其独特的优势：电芬顿技术通过电化学还原现场产生过氧化氢，从而避免了传统芬顿反应中过氧化氢难以运输、储存的问题。另外，二价铁离子能够在阴极不断再生，减少了铁污泥的产生，现有的电芬顿技术，如Noshin 2016年发表在《化学与生物技术杂志》(Journal of Chemical TechnologyBiotechnology)的文章《利用微生物燃料电池电芬顿系统产电并促进酒精发酵和葡萄糖降解》(Electricity generation,ethanol fermentation and enhanced glucose degradation in a bio-electro-Fentonsystem driven by a microbial fuel cell)，其使用电芬顿法对草药废水的二级出水进行处理，在pH为3.0时，COD的处理效率可达84％。但是单独使用该技术能耗量高、均相催化剂易流失是该技术的缺点。

发明内容

本发明是要解决现有的水中难降解污染物或剩余污泥处理成本高、资源化利用率低的技术问题，而提供一种同步催化氧化二级出水中难降解污染物与降解剩余污泥的方法，利用生物电化学系统的产电性和阳极降解性以及电芬顿催化氧化技术的高效性，在一个系统中同步降解剩余污泥与二级出水中难降解污染物。

本发明的一种同步催化氧化二级出水中难降解污染物与降解剩余污泥的方法，按以下的步骤进行：