[發(fā)明專利]一種利用微生物燃料電池處理垃圾滲濾液的方法

無效

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• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101955264A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉麗;張嘉琪;楊建;武晨;鄭嗣華;池強(qiáng)龍;田思思
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;H01M8/16
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)，特別涉及一種利用微生物燃料電池處理垃圾滲濾液的方法。

背景技術(shù)

城市生活垃圾填埋作為固體廢棄物處理方式之一，現(xiàn)已被國內(nèi)外廣泛采用，在垃圾填埋的過程中以及填埋場封場后都會伴隨著垃圾滲濾液的產(chǎn)生。垃圾滲濾液是一種污染很強(qiáng)的高濃度有機(jī)廢水。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，垃圾滲濾液的化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)值可達(dá)城市污水的10～100倍，且含有多種毒性物質(zhì)和致癌物質(zhì)，如果不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染地下水、地表水和周圍環(huán)境，因此必須對其進(jìn)行有效的處理。國內(nèi)外關(guān)于垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究已有多年，處理方法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、離子交換、反滲透、土地處理、生物處理等。目前，國內(nèi)外研究者對垃圾滲濾液的生物降解已開展了大量研究工作，其中較多的是利用活性污泥法、生物膜或厭氧生物濾池等降解處理垃圾滲濾液。生物法中好氧生物處理工藝效果好，但需要大規(guī)模的曝氣，基建費(fèi)用以及運(yùn)行管理費(fèi)用高。厭氧生物處理工藝，可節(jié)約占地面積以及動力消耗，但易受環(huán)境條件以及干擾物質(zhì)影響，處理效果會隨溫度下降以及年限的延長而變差。現(xiàn)一般采用厭氧-好氧處理相結(jié)合的工藝，處理效率高，但工藝較復(fù)雜，且沒有考慮到廢水中有機(jī)物的利用問題。

微生物燃料電池(MFC)是利用電化學(xué)技術(shù)將微生物代謝能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，它可以將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成電能，并同時處理廢水。目前研究報道的MFC利用的有機(jī)物主要為易降解的物質(zhì)，如葡萄糖、蔗糖、乙酸、乙醇等。由于對環(huán)境造成污染較嚴(yán)重的是有毒有害廢水，這些實(shí)際排放的廢水中有機(jī)物含量豐富，如果能用MFC處理有毒有害廢水的同時也能進(jìn)行發(fā)電，是MFC研究中的一大突破。國內(nèi)外至今還沒有有關(guān)MFC處理垃圾滲濾液的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種利用微生物燃料電池處理垃圾滲濾液的方法，該方法簡單、易于實(shí)施、成本低且效率高。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種利用微生物燃料電池處理垃圾滲濾液的方法，步驟如下：

1)啟動微生物燃料電池：將葡萄糖模擬有機(jī)廢水注入微生物燃料電池內(nèi)，在反應(yīng)溫度為(30±0.1)℃的條件下，外接1000Ω電阻，利用厭氧污泥作為接種液啟動微生物燃料電池，當(dāng)電池電壓低于50mV時，更換陽極室的葡萄糖模擬廢水，待負(fù)載電壓穩(wěn)定在400mV以上，微生物燃料電池啟動成功；

2)微生物燃料電池成功啟動后，將陽極室中的葡萄糖廢水換成葡萄糖和垃圾滲濾液的混合溶液，記錄電池的電壓，采集頻率為每分鐘一個點(diǎn)，測定COD的采樣頻率為每兩天一次，當(dāng)葡萄糖和垃圾滲濾液的混合溶液的COD的去除率達(dá)到80％以上時，更換陽極室中的葡萄糖和垃圾滲濾液的混合溶液。

本發(fā)明的工作機(jī)理：

在處理垃圾滲濾液的過程中，附著在陽極上的細(xì)菌新陳代謝，氧化廢水中有機(jī)物奪得電子并生成質(zhì)子，所奪得的電子從微生物轉(zhuǎn)移到陽極電極上，電子通過外電路到達(dá)陰極電極表面，同時生成的質(zhì)子也到達(dá)陰極電極表面，質(zhì)子、電子和陰極室內(nèi)的鐵氰化鉀反應(yīng)，構(gòu)成回路。在獲得電能的同時，由于微生物的分解代謝而使得廢水中有機(jī)物濃度降低，并且由于微生物群落的不斷馴化具有電化學(xué)性的細(xì)菌可以在電極表面被富集培養(yǎng)起來。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在處理廢水的同時，還可將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成電能，具有工藝簡單、易于實(shí)施、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，處理效果和產(chǎn)電量受溫度影響較小，可在常溫下應(yīng)用，最低應(yīng)用條件為20℃，葡萄糖和垃圾滲濾液體積比為1∶1時COD的去除率達(dá)到85％。

附圖說明

圖1為該微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2葡萄糖和垃圾滲濾液為混合燃料時微生物燃料電池的開路電壓

圖3葡萄糖和垃圾滲濾液為混合燃料時微生物燃料電池的產(chǎn)電特性。

圖4葡萄糖和垃圾滲濾液為混合燃料時微生物燃料電池中COD的去除率。

圖中：1.陽極室??2.陰極室??3.質(zhì)子膜??4.陽極??5.陰極

6-I、II.硅膠墊圈??7-I、II.墊板??8-I、II.硅膠墊片

9-I、II.電極插孔

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：