[發明專利]利用微生物燃料電池對廢水厭氧生物降解度快速判斷的方法

有效

• 申請號: 201810984587.2
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109085161B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 陳學萍;陸永生;李晴淘;陳昊宇;張淳之
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種利用微生物燃料電池對廢水厭氧生物降解度快速判斷的方法，包括以下步驟：采取方形雙室反應器，反應器陽極槽內加入待測廢水、經馴化后的厭氧污泥和陽極電極，調節pH至7～9并持續曝入氮氣至少5min，封蓋保持厭氧狀態；負極槽內加入酸性高錳酸鉀溶液和負極電極；外部電路連接含染料廢水電解設備及配套比色卡。該裝置持續反應至少48h后，含染料廢水電解設備中液體顏色與比色卡比對，匹配顏色的對應數值越高則廢水厭氧生物降解度越好。本方法操作簡便，具有耗時短且有較好的普適度的優點。

技術領域

本發明涉及一種利用微生物降解廢水能力的測試方法，特別是涉及一種廢水體系在厭氧條件下降解能力的測試方法，應用于環境工程水處理技術應用領域。

背景技術

厭氧處理可行性是指廢水體系在厭氧條件下，厭氧微生物對水體中有機物的降解能力大小。目前對于廢水可生物處理性能常使用BOD₅/COD進行判斷，但由于BOD₅測量過程中使用的是好氧環境及其菌種，所以BOD₅/COD對廢水在厭氧環境下被降解能力的描述有一定偏差，需要開發新的針對厭氧生物處理的判斷方法。微生物燃料電池MFC能夠利用產電微生物將有機物進行降解并同時產生電子，通過電極材料使電子在外部電路中形成電流，MFC產生的電能可電解去除偶氮染料廢水中顯色物質使其褪色。至今未見文獻報導利用MFC和電解聯用對廢水的厭氧生物降解度進行判斷。

MFC技術的發展可追溯到1911年，但輸出功率較小，直到上個世紀80年代學者發現加入例如綠膿菌素化合物等電子介體可大幅度提高MFC的產電效率，MFC得到了真正的推廣。目前已有多項有關微生物燃料電池的文獻報導，常用的MFC裝置主要有H形反應器和方形反應器等雙室反應器，其特點為雙室聯通但以質子交換膜或離子交換膜作為分隔。《環境科學學報》2006,26(8):1252-1257與中國給水排水2007,23(4),1-6中曹效鑫、梁鵬和黃霞等研究得到陽極、質子交換膜、陰極“三合一”MFC。專利CN102593469A涉及一種加速MFC陰極偶氮染料廢水還原脫色的方法，利用對電極進行表面改性提高產電效率，其最大輸出電壓可達275±18mV。《Water Research》2008,15(42):4172-4178中Yanzhen Fan和HongqiangHu等設計的缺磷離子交換膜的單室空氣陰極MFC運行簡便，且連續流模式下產電效率最高可達1010W/m3，哈爾濱工業大學的尤世界設計的酸性高錳酸鉀陰極MFC的開路電壓高達1.48V，最大功率密度遠高于鐵氰化鉀陰極和空氣陰極。

對于染料的電解脫色也有較多文獻記載。《科技論文與案例交流》2016,10:54-59中王向寧通過對偶氮染料廢水電解條件的優化得出：酸性橙II濃度20mg/L，溶液體積為50mL，最佳條件電流密度45～60mA/cm²，電極極板間距為30mm，電解質濃度范圍0.05～0.1mol/L，3h內酸性橙II的去除率達到87.01％。《工業水處理》2016,7(36):52-55班福忱和孫曉昕等對于電解電壓對染料廢水的去除的結果顯示，染料廢水的脫色速率與電壓成正比，5V電壓運行1h后模擬染料廢水脫色效率大于30％，且反應趨勢并未停止。

厭氧處理、MFC技術和染料的電解脫色雖然都涉及生化工藝，但目前還沒有將三者聯系起來的技術應用于廢水處理檢測的相關文獻報道。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種利用微生物燃料電池對廢水厭氧生物降解度快速判斷的方法，利用待測廢水，在厭氧產電微生物處理情況下，通過微生物燃料電池產電，對含染料廢水進行電解，根據含染料廢水褪色程度，判斷待測廢水的厭氧生物降解度。本發明方法操作簡便，與常規厭氧處理可行性判斷方法相比，具有耗時短且有較好的普適度。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：