[發(fā)明專利]一種污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)及其性能強(qiáng)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010068539.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111170599A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;賀含悅;操家順;努爾;周康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F11/00
• 分類號(hào): C02F11/00;C02F11/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 黃天天

1.一種污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)包括密閉的厭氧陽(yáng)極室和曝氣的陰極室，陽(yáng)極室和陰極室通過(guò)連通管道連接，連通管道內(nèi)設(shè)置有質(zhì)子交換膜，陽(yáng)極室的碳?xì)株?yáng)極和陰極室內(nèi)的碳?xì)株帢O通過(guò)鱷魚夾導(dǎo)線連接，陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置有外電阻，陽(yáng)極蓋面上設(shè)有圓孔連接集氣袋，用于收集陽(yáng)極厭氧污泥發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)的反應(yīng)器構(gòu)型的大小為12cm×12cm×18cm；陰極碳?xì)帧㈥?yáng)極碳?xì)值某叽绱笮?cm×5cm×0.3cm；所述質(zhì)子交換膜的大小為10cm²；所述外電阻大小為1000Ω；所述陽(yáng)極蓋面圓孔直徑為1cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在陽(yáng)極加入營(yíng)養(yǎng)液以培養(yǎng)馴化產(chǎn)電菌及厭氧消化菌，其中，所述營(yíng)養(yǎng)液按每升去離子水計(jì)包含如下組分：3.13g NaHCO₃、0.13g KCl、4.22g NaH₂PO₄、2.75g Na₂HPO₄、0.56g(NH₄)₂SO₄、0.2g MgSO₄·7H₂O、2mg H₃BO₃、2mg FeCl₂·4H₂O、2mg EDTA、0.4mg ZnCl₂·4H₂O、0.8mg MnCl₂·4H₂O、0.2mg CuCl₂·2H₂O、1.1mg(NH₄)₆MO₇·4H₂O、1mg NiCl₂·6H₂O。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陰極碳?xì)?、?yáng)極碳?xì)质褂们靶杞?jīng)過(guò)馬弗爐在320-350℃加熱20-30min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的質(zhì)子交換膜在使用前，先置于20-30℃質(zhì)量百分濃度為0.5-1％的無(wú)水乙醇溶液中浸泡1-2h，沖洗后放入70-80℃質(zhì)量百分濃度為5-10％的雙氧水溶液中浸泡2-3h，最后用超純水洗滌3-5次后備用。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的陽(yáng)極污泥為污水處理廠A²/O工藝的剩余污泥和和河道底部厭氧污泥的混合物，污泥取回后經(jīng)過(guò)20-30小時(shí)靜置沉淀，刮除上部分浮渣及不明雜質(zhì)，并置于10-20℃條件下保存?zhèn)溆?，進(jìn)料前試驗(yàn)污泥再經(jīng)篩孔尺寸為0.18mm的篩網(wǎng)去除雜質(zhì)，沉淀濃縮。

7.一種強(qiáng)化權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)性能的方法，其特征在于，向污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)的陽(yáng)極厭氧污泥中投加廢鐵屑或零價(jià)鐵得到含鐵污泥，以含鐵污泥作為陽(yáng)極底物馴化陽(yáng)極厭氧污泥中的產(chǎn)電菌及厭氧消化菌。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述廢鐵屑的投加量為0.5-20g/L。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，向污泥中分別投加相應(yīng)劑量的廢鐵屑后，利用氮吹裝置向反應(yīng)器中吹入氮?dú)?0-60秒鐘，確保反應(yīng)器中的空氣全部被排出，后迅速蓋緊有機(jī)玻璃蓋子，使試驗(yàn)各組裝置保持在密閉厭氧的條件下進(jìn)行。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述陽(yáng)極室底部配有磁力攪拌裝置，裝置在運(yùn)行期間始終保持500-800rpm的速度攪拌，以保證陽(yáng)極電解液混合均勻并使廢鐵屑不會(huì)大量吸附在磁力攪拌器的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上；反應(yīng)器的陰極室曝空氣，為陰極反應(yīng)提供O₂作為電子受體。