[發明專利]活性污泥法工藝同步產電方法

無效

• 申請號: 201310094875.8
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103145238A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳洪波;李小明;楊麒;羅琨;曾光明
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;H01M8/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種活性污泥法工藝同步產電方法，尤其適用于分散式生活污水的處理，屬于環境保護中污水處理技術領域。

背景技術

隨著我國工農業的快速發展和城市化進程的不斷加快，向水環境中排放的工業廢水和城市廢水量不斷增加。水污染的日益嚴重，不僅影響人民的生活質量和身心健康，還嚴重制約著我國經濟社會的可持續發展。

活性污泥法（Activated?Sludge?Process）是以活性污泥為主體的廢水生物處理技術，在人工充氧條件下，培養馴化微生物群體，這種具有活性的微生物絮凝體被稱為“活性污泥”，利用活性污泥的吸附和生物氧化作用，以分解去除廢水中溶解的和膠體的有機物質，使廢水得以凈化。活性污泥法曝氣池中的活性污泥生物絮凝體，由大量繁殖的微生物群體所構成，可將水中有機物氧化分解成無機物并合成新的細胞，在二次沉淀池中易于沉淀和分離。

普通活性污泥法工藝中，原污水從曝氣池首端進入池內，由二次沉淀池回流的回流污泥也同步注入曝氣池。在曝氣池前端，活性污泥同剛進入的有機物濃度相對較高的廢水相接觸，即供給活性污泥微生物生長一般處于生長曲線的對數生長期或穩定期。由于普通活性污泥法曝氣時間比較長，當活性污泥繼續向前推進曝氣池末端時，廢水中有機物已幾乎被耗盡，污泥微生物進入內源代謝期，其活動能力也相應減弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中殘余的有機物濃度較低。處于饑餓態的污泥回流入曝氣池后又能夠強烈吸附和氧化有機物。曝氣池首端有機污染負荷高，耗氧速率也高，因而沿反應器池長形成了首端高末端低的有機物濃度梯度和首端低末端高的溶解氧濃度梯度。

序批式反應器（Sequencing?Batch?Reactor,?SBR）是廢水活性污泥法生化處理系統的先驅，早在1914年Ardern和Lockett首次提出活性污泥法的概念時采用的操作方式就是間歇式的。只是受當時監測與自動控制技術水平的限制，這種間歇式操作方式只適用于小型污水處理。近年來，隨著監控與測試技術的飛速發展，SBR工藝引起廣泛重視，在國內外得到廣泛發展。在SBR中，曝氣池和沉淀池合二為一，即生化反應與泥水分離在同一反應池中進行，廢水分批次進入反應池，然后按順序進行反應、沉淀、排上清液和閑置階段，完成一個運行操作周期。由于在反應過程中反應器不進水，因而在反應期間內存在有機物濃度梯度。如同普通推流式活性污泥法中沿池長存在有機物濃度梯度一樣，所不同的是SBR的這種梯度是按時間序列變化的，而普通推流式活性污泥法是按廢水在反應器中流經位置變化的。

微生物燃料電池（Microbial?Fuel?Cell，MFC）利用微生物的催化作用將廢棄物中的碳水化合物的化學能轉化為電能。該技術在有效降解廢棄物中有機物的同時能產生可供人們直接利用的能源，符合清潔生產和可持續發展的要求，因而日益成為國內外研究的熱點。盡管國內外有關微生物燃料電池的研究較多，但大多是以厭氧污泥、海洋底泥等作為底物，且主要集中在電池構型、產電微生物和電極材料等方面，而關于廢水處理、生物修復等方面的研究較少，國內外至今未發現在污水處理廠中進行同步產電的文獻報道。且以往研究均認為微生物燃料電池陽極必須處于厭氧環境中，以便為產電微生物催化降解有機物提供所需的厭氧條件，而關于好氧陽極和以活性污泥代替產電微生物氧化分解有機物的報道史無前例。

發明內容

為了克服目前污水處理存在的處理成本高和經濟效益低等難題，本發明提供一種活性污泥法工藝同步產電方法，該方法可在污水活性污泥處理系統中實現同步產電，輸出功率高，且裝置簡便，操作簡單。

本發明所要解決的技術問題是在活性污泥法工藝中實現同步產電。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在活性污泥反應器中首、末端分別安裝陽電極和陰電極，陽極和陰極由導線連接；向反應器中接種活性污泥，注入待處理的污水，利用活性污泥微生物氧化分解污水中的有機物產生的電子和質子，產生的電子由陽極經外電路傳遞到陰極，從而產生外電流；產生的質子沿水流方向到達陰極并與電子、氧氣及硝態氮等發生還原反應，由此完成反應器內部電荷的傳遞。

下面進一步詳述本發明。

本發明提供了一種活性污泥法工藝同步產電方法，其特征在于，包括以下步驟：

（a）安裝設備，在活性污泥反應器首、末端分別安裝陽電極和陰電極；

（b）接種活性污泥并注入待處理的污水，在活性污泥微生物的作用下氧化去除廢水中的污染物，并產生電子和質子；

（c）產生的電子傳遞到陽極，并經外電路傳遞到陰極，外電路電流方向為從陰極流向陽極；