申请日2012.04.23
公开(公告)日2012.08.22
IPC分类号C02F3/00
摘要
本发明公开了一种催化污泥降解的装置，主要由埋放在污泥中和暴露于水体中的两部分碳基材料构成。埋放于污泥中碳基材料表面附着细菌，细菌分解污染物产生电子和质子，质子山污泥扩散到水体中。本装置利用处于不同环境(溶解氧、压力、盐度等)的碳基材料产生的电势差转移电子，电子、质子和溶解氧在水体中的碳基材料表面反应生成水。本装置通过消耗微生物产生的电子和质子，催化加速了微生物降解污泥，达到了减少环境污染的目的。本发明结构简单，成本低，使用寿命长，极大降低了污泥处理人员的劳动强度。
权利要求书
1.一种催化污泥降解装置，其特征在于由埋入污泥中的碳基材料和暴露于水体中的碳基材料组成，并且通 过导电胶相互连接。
2.权利要求1所述的碳基材料，包括碳板、碳棒、碳毡、碳布、泡沫碳和碳纤维中的任一种。
3.权利要求1所述的一种催化污泥降解的装置，其特征在于通过增加碳基材料的表面积、碳基材料表面改 性可以提高催化降解效果。
说明书
一种催化污泥降解装置
所属技术领域
本发明属于环保领域，涉及污泥处理技术，具体涉及催化污泥降解的装置。
背景技术
随着我国工业化的发展，人口数量的增加，越来越多的排放物进入水体，通过水体悬浮颗粒物的吸附 和沉降作用，最终被富集于底部沉积物中形成污泥，严重威胁生态平衡和社会的可持续发展[1，2]。长期以 来，我国污水处理界受“重水轻泥”倾向的影响，污泥的无害化处理问题一直未得到重视与解决[3]。近年 来，山于经济发展与社会结构的迅速变迁，大众对于环境逐渐重视，相关部门已经着手对污泥进行治理[4]。 治理污泥是一项艰苦而长期的工程，由于多年积累，治污成本极高，难度极大[5]。目前在我国市政污泥处 理中主要采取的方法有堆肥、卫生填埋、污泥热干化、焚烧、海洋倾倒等多种处理技术，各种方法的有其 不同的优缺点[6]：
(1)污泥堆肥技术：其优点为利用生物能，节约能源，肥效好;其缺点是占地面积大，周期长，易 产生臭气等。
(2)卫生填埋：虽然卫生填埋操作简单、费用低，但是渗沥液难处理，影响地下水系。
(3)污泥热干化技术：优点占地少，自动化程度高，如果污泥进行完全干化，能耗很大，设备投资 高。
(4)焚烧：其优势在于处理的彻底性，有机物被完全氧化，重金属几乎全被截留在灰渣中。但是该 方法的缺点为费用高;在焚烧过程中产生飞灰、炉渣和烟气等难以处理的物质。
(5)海洋倾倒：目前世界各国基本上都不允许往海洋倾倒污泥。
综合如上污泥处理工艺技术存在的问题，现有的污泥处理技术很难达到国家提出的生态化、减量化和 资源化的环境治理要求，我国亟需污泥处理的新方法。
众所周知，在整个生态循环系统中，微生物菌群是自然界有机废物的最主要分解者。污泥中含有丰富 的厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门的细菌及其它一些未定名的类群，这几类细菌多为兼性异养 产电菌，能够分解有机污染物来产电[7，8]。沉积物燃料电池是一种利用沉积物中的微生物产生电能的装 置，它的工作原理是[9，10]：阳极放入沉积物中，阴极放入水体中，微生物氧化有机物和无机物产生电子， 电子传递到阳极，然后通过外电路到达阴极，从而形成完整回路，产生电流。R Alberte et al 2005年专利(US patent 691384B1，2005)公开了一种利用沉积物燃料电池产生电能的新型装置[11]。LM Tender and D Low (2009)则公开了一种利用金属锰阳极的沉积物燃料电池装置[12]。中国海洋大学付玉彬研究小组公开了 两种适用于沉积物燃料电池的高性能复合阳极[13，14]，并将沉积物燃料电池应用于海洋防护和海底有机污 染物降解领域[15，16]。结合污泥处理工艺技术的存在的问题和沉积物燃料电池的相关理论，本专利的思 路是设计一种简易、廉价、易得、持续的装置，将微生物分解污染物产生的电子及时转移，并消耗微生物 分解污染物产生的质子，从而加速催化污泥的降解。本装置与专利“一种海底有机污染物的微生物燃料电 池催化加速降解方法[16]”的区别在于：电子通过埋入污泥中的碳基材料本身传递水体中的碳基材料，而 不需通过导线组成的外接电路转移电子。
根据上述分析，本专利公布了一种简易、廉价、持续、高效的催化污泥降解的装置，它设计原理是： 埋入污泥中的碳基材料和暴露于水体中的碳基材料由于所处环境(溶解氧、盐度、压力等)的不同，产生 电势差[8，17]，污泥中碳基材料表面附着细菌分解污染物产生电子和质子，质子由污泥扩散到水体，电子 通过埋入污泥中的碳基材料传递到暴露于水体中的碳基材料，质子、电子和溶解氧在水体中的碳基材料表 面结合成水。本装置消耗了细菌分解有机物产生的质子和电子，进而催化加速了污泥降解，达到了降低污 染的目的。增加碳基材料的表面积和对碳基材料表面改性均能够提高本装置催化降解效果。
发明的目的
为了催化污泥降解，降低污泥处理成本，减少环境污染，降低污泥处理操作人员的劳动强度，本发明 公布了一种简易、持续、低成本的催化污泥降解装置。