[发明专利]一种强化人工湿地-微生物燃料电池耦合系统性能的方法

说明书

本发明公开了一种强化人工湿地‑微生物燃料电池耦合系统性能的方法，阳极污泥采用废沼渣作为阳极接种源，接种量为每1L阳极体积接种1～1.2L废沼渣；所述废沼渣与所述阳极污泥的体积比为1:0～1:1。本发明以微生物燃料电池产生的废沼渣作为人工湿地‑微生物燃料电池耦合系统的接种源，废沼渣中含有经过驯化的产电菌及其他活性微生物，加速了人工湿地与微生物燃料电池耦合系统的启动；实现了废沼渣的二次利用，间接实现了污泥的土地利用，且回用到人工湿地中，无需担心安全问题。

技术领域

本发明涉及一种强化人工湿地-微生物燃料电池耦合系统性能的方法，具体涉及一种利用MFC-AD废沼渣强化人工湿地-微生物燃料电池耦合系统性能的方法。

背景技术

人工湿地(Constructed Wetland,CW)污水处理系统是一种新型的污水处理工艺，利用湿地中填料、水生植物和微生物之间的相互作用，通过基质-微生物-植物这种复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。废水中的不溶性有机物经过湿地的沉淀、过滤，可以很快被截留下来并被微生物利用。可溶性有机物则可以通过植物根系及填料表面生化的生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。现己在生活废水、工业难降解废水、农业废水、垃圾渗滤液、矿井废水等污水治理方面得到了实际应用。它除了运行成本相对较低和易于维护的优势，还兼具有美学价值和景观效果。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)作为一种新兴的污染物去除和产能方式，以低能耗污水处理逐渐成为了国内外研究学者关注的热点课题，并受到广泛的关注与研究。MFC利用微生物的代谢作用将水体中有机物或无机物的化学能转化为电能，与传统的厌氧生物处理法相比，MFC直接从水体中获取生物质能，并将其转化为电能和氢气的形式，更新了传统污水处理的理念。

CWs和MFC均利用微生物对污水中的有机物进行降解，分别达到处理污水和产生电能的效果，这一点为两者的相容性和耦合奠定了基础。一方面人工湿地的下层通常呈严格的厌氧环境，而人工湿地表层为好氧环境，加之湿地面积较大，为获得较大的MFC阳极和阴极面积提供了得天独厚的条件；另一方面，人工湿地具有好氧及厌氧兼备的内部环境、较长的水力停留时间、高比表面积的湿地基质和植物根际效应等优势，使得人工湿地对难降解有机物的去除具有较高的潜能。

将MFC和CWs相结合构成CW-MFC处理系统，是一个全新的、环境友好型污水处理系统，兼顾了污水处理和生物发电的双重功能，在处理污水的同时，将化学能以电能的形式加以回收，实现了环保生态改善与节能的双赢。因此，研究CW-MFC系统去除污染物效果及产电性能具有重要的理论意义和实际应用价值。

然而目前的研究领域中，通常是以加入污水厂的污泥作为CW-MFC阳极接种源，维持微生物的新陈代谢活动，而将废沼渣直接作为接种源供给微生物生长的研究并不多。此外，几乎绝大多数的研究仅关注CW-MFC系统去除污染物效果以及产电性能的提高，但该系统的启动速度较慢。

发明内容

发明目的：本发明提出一种利用MFC-AD废沼渣强化人工湿地-微生物燃料电池耦合系统性能的方法，不仅能够提升耦合系统的去除污染物性能和产电性能，而且能够加快系统的启动速度，能够实现对废沼渣的二次利用。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种强化人工湿地-微生物燃料电池耦合系统性能的方法，阳极污泥采用MFC-AD废沼渣作为阳极接种源，接种量为每1L阳极体积接种1～1.2L废沼渣。

进一步地，所述MFC-AD废沼渣与所述阳极污泥的体积比为1:0～1:1。。

进一步地，所述方法包括如下步骤：

(1)制备MFC-AD废沼渣：