[发明专利]一种电化学耦合厌氧微生物处理有机污水的方法

说明书

本发明提供了一种电化学耦合厌氧微生物处理有机污水的方法，该方法将阳极经过预处理，将预处理后的阳极置于微生物燃料电池中培养，直至微生物燃料电池产生稳定电流后取出阳极，将阳极和阴极置于厌氧反应器中，然后将预处理的活性污泥和活性炭放入厌氧反应器中；先将待处理的高浓度有机污水曝氮气处理，再在高浓度有机污水中加入磷酸盐缓冲液，混匀后加入厌氧反应器中，密封，在严格厌氧条件下外加稳定电压处理高浓度有机污水，收集反应产生的甲烷气体；本发明解决了现有的厌氧发酵技术需要在中温条件下运行，启动时间长，受干扰能力差，产甲烷效率较低等问题；具有厌氧发酵系统启动周期更短，甲烷产率高，COD去除率高等特点。

技术领域

本发明属于有机污水生物处理技术领域，具体涉及一种电化学耦合厌氧微生物辅助发酵并产生甲烷的有机污水处理方法。

背景技术

随着人类科技的进步，对能源的需求越来越大，有限的化石燃料已经无法满足人类对高效清洁能源的需求，与此同时，伴随着工业的飞速发展和人们生活水平的不断提高，产生的工业以及城市生活污水也越来越多，高浓度有机污水中含有大量有毒有机物，会使得水体缺氧从而导致大量生物死亡，恶化水质使水体丧失原本价值，污染环境威胁人类身体健康。厌氧发酵技术由于其有机负荷高，能源需求少且能产生大量能源，使用范围广等优点而被广泛研究和关注。

但厌氧发酵现有的问题（1）厌氧发酵体系反应启动时间过长：（2）产甲烷菌对温度和有毒物质较为敏感是严格的厌氧菌：（3）中间产物挥发酸（VFAs）的积累：（4）厌氧发酵需在中温体系下运行。这些问题导致厌氧发酵的稳定性差，甲烷转化率低，限制了该技术的进一步发展。针对这些问题公开日为2014年6月25日、公布号为CN102586345B、发明名称一种微波循环污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸的方法的发明专利，该发明通过将混合污泥先发酵，然后在将回流污泥用微波进行处理，最后在进行循环发酵。可以在一定程度上提升整个系统的稳定性，但操作过于复杂，需投入碱性试剂，无法重复使用，容易对整个系统造成污染，同时整个反应需在中温条件下进行。

公开日为2016年5月4日、公布号为CN105543285A、发明名称一种提高餐厨垃圾厌氧发酵生产沼气的方法的发明专利，该方法通过在中温条件下向餐厨垃圾厌氧发酵体系中加入水溶性二价铁盐，甲烷产量提高且在一定程度上加快反应，但该方法加入的二价铁易对厌氧菌产生抑制作用，同时由于需在中温条件下运行较长导致时间成本很难控制。

为了解决现有厌氧发酵技术发酵周期长，需在中温条件下运行，体系稳定性不够的问题，现阶段急需寻找一种可在常温下运行发酵周期短，且系统稳定的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够稳定、高效、低能耗的电化学耦合厌氧微生物处理有机污水的方法，且能产生可供直接使用的高纯度甲烷。

本发明的利用低电压刺激厌氧发酵反应处理高浓度有机污水并获得高纯度甲烷的方法按以下步骤进行：

（1）阳极的预处理

将阳极材料置于丙酮中浸泡，取出用去离子水清洗多遍，在400-500℃下用马弗炉热处理30-60min；

（2）活性污泥和活性碳的预处理

将活性污泥进行过筛处理除去大颗粒杂质，静置24h以上，然后在严格厌氧条件下驯化1-3天；

水洗活性碳去除杂质，烘干，粉碎至10-20目，超声处理30-45min后浸泡在蒸馏水中去除杂质，取出烘干；

（3）将预处理后的阳极置于成熟的微生物燃料电池（MFCs系统）中培养8-12天，直至微生物燃料电池产生稳定电流后取出阳极，将阳极和阴极置于厌氧反应器中，然后将步骤（2）的活性污泥和活性炭放入厌氧反应器中；先将待处理的高浓度有机污水曝氮气处理20-30min，再在高浓度有机污水中加入磷酸盐缓冲液，混匀后加入厌氧反应器中，密封，在常温、严格厌氧条件下外加稳定电压处理高浓度有机污水，收集反应产生的甲烷气体。