[發明專利]一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置

無效

• 申請號: 201410126682.0
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104230003A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 蔣海明;李俠;司萬童
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C12P5/02;C12R1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：包括微生物電解池殼體1，在微生物電解池殼體1內設置有陽極電極8和陰極電極4，陰極電極4和陽極電極8分別通過鈦絲與外接直流穩壓電源6的低電位端和高電位端相連，微生物電解池殼體的下端側面設有進水管9，進水管9與布水器10相連，微生物電解池殼體底端設有污泥排放管11和閥12，微生物電解池殼體上端側面設有排水管2，微生物電解池殼體頂端設有氣體收集管3；

所述微生物電解池裝置還包括設置于進水管處用于控制污水進水流量和/或通斷的進水控制閥、設置于排水管處用于控制排水流量和/或通斷的排水控制閥、設置于氣體收集管處用于檢測氣體成分和流量的氣體監測裝置、污水處理自動控制裝置以及用于輸入控制指令的人機操作面板；氣體監測裝置和人機操作面板連接到污水處理自動控制裝置的信號輸入端，進水控制閥、排水控制閥以及污泥排放閥連接到污水處理自動控制裝置的信號輸出端；所述污水處理自動控制裝置為現有的計算機或單片機。

2.?如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：直流穩壓電源為太陽能發電和輔助電源相結合，平時以太陽能發電作為直流穩壓電源，當太陽能發電所產生的電能不足以維持微生物電解池運行時，開啟輔助電源。

3.如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：微生物電解池殼體1采用鋼筋混凝土或碳鋼材質制成。

4.如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：所述的陰極電極4為碳纖維刷，陽極電極8采用碳纖維刷、網狀玻璃碳或顆粒石墨，且在陰極電極4的表面附著電化學活性產甲烷菌，陽極電極8表面附著產電微生物。

5.如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：陰極電極的電位為-0.5V~-1.5V，所述的直流穩壓電源6的直流輸出電壓為-2.0V~2.0V。

6.如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：所述裝置為連續操作，污水脫氧氣后經進水管9、布水器10依次流經微生物電解池殼體1內的陽極電極8和陰極電極4，然后經排水管2流出，而所產生的CO₂和CH₄氣體經氣體收集管3排出并收集。

7.如權利要求4所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：陰極電極4表面附著的電化學活性產甲烷菌是Methanobacterium?palustre。

8.如權利要求1-7中任一項所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：生物陰極制作方法是：將電活性產甲烷菌Methanobacterium?palustre首先在500?mL帶厚橡膠塞血清瓶中厭氧培養；在接種到微生物電解池前，取250mL培養液離心后再將濃縮物懸浮分散到無氧氣、滅菌的培養基中；然后將細胞懸液接種到厭氧的微生物電解池，并立即鼓充CO₂；直流穩壓電源的電壓固定為-0.9V；在電輔助下，通過微生物電解池陰極表面附著的電活性產甲烷菌Methanobacterium?palustre的催化作用將CO₂氣體還原為CH₄；定期對微生物電解池的電流數據進行采樣，待微生物電解池的電流最大且穩定后，認為電活性產甲烷菌Methanobacterium?palustre在陰極電極表面充分附著，生物陰極的制作完成。

9.如權利要求1-8中任一項所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：生物陽極制作方法是：以污水處理廠的厭氧活性污泥為接種物，以污水處理廠的初沉溢流液為培養基，純氮氣除氧氣后按容積比1:9的比例接種微生物電解池富集陽極產電微生物；微生物電解池為批次操作，每次實驗結束后按上述比例加入接種物與培養基的混合液；直流穩壓電源的電壓固定為-0.9V，定期對微生物電解池的電流數據進行采樣，待微生物電解池的電流最大且穩定后，認為在陽極電極表面充分附著了產電微生物，此時生物陽極極的制作完成。

10.如權利要求1所述的一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：

所述微生物電解池裝置具有連續處理模式和封閉處理模式；連續處理模式是所述裝置的默認工作模式，在此模式下，污水處理自動控制裝置根據氣體監測裝置獲取的氣體成分和流量信息，判斷微生物電解池的效率，從而控制進水控制閥、排水控制閥保持適當的流量，即當檢測到的CO₂和甲烷氣體的流量之和高于第一閾值時，輸出控制信號使進水控制閥、排水控制閥處于高流量狀態，當檢測到的CO₂和甲烷氣體的流量之和低于第二閾值時，輸出控制信號使進水控制閥、排水控制閥處于低流量狀態；

封閉處理模式的具體步驟為：a、污水處理自動控制裝置首先輸出控制信號使進水控制閥打開而排水控制閥關閉，當污水流量接近電解池的體積時，污水處理自動控制裝置輸出控制信號關閉進水控制閥，其中輸出使進水控制閥打開的控制信號的時刻為氣體流量計算的起始點；b、進入處理等待階段，當檢測到的CO₂和甲烷氣體的流量之和低于第三閾值時，污水處理自動控制裝置輸出控制信號同時使進水控制閥處于高流量狀態、排水控制閥處于低流量狀態；c、經過預定時間間隔后再次輸出控制信號關閉進水控制閥和排水控制閥。