申请日2018.03.27
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F11/00; C02F11/02; H01M8/16; H01M4/96
摘要
本发明公开了一种微波超声波协同微生物燃料电池技术处理工厂剩余污泥工艺，它包括以下操作步骤：1.将厌氧污泥作为接种体置于微生物燃料电池反应室内，插入Fenton试剂预处理后的石墨电极，通过导线连接外电阻，启动单室无膜微生物燃料电池;2.将剩余污泥加营养液稀释后通过微波、超声波协同预处理稀释后的剩余污泥，将预处理后的剩余污泥置于微生物燃料电池反应室中，同时，将预处理后的剩余污泥持续滴加在反应室电极处，使得在电极附近产生循环，保证产电持续稳定。本发明工艺可降低污泥的SCOD、VS等有机物含量，同时不产生二次污染;可保证产电持续，电流稳定;使废弃的剩余污泥得到重新利用，减少污泥处置费用。
权利要求书
1.一种微波超声波协同微生物燃料电池技术处理工厂剩余污泥工艺，其特征在于，它包括以下操作步骤：
步骤1，将厌氧污泥作为接种体置于微生物燃料电池反应室内，插入Fenton试剂预处理后的石墨电极，通过导线连接外电阻，启动单室无膜微生物燃料电池;
步骤2，将剩余污泥加营养液稀释后通过微波、超声波协同预处理稀释后的剩余污泥，将预处理后的剩余污泥置于微生物燃料电池反应室中，同时，将预处理后的剩余污泥持续滴加在反应室电极处，使得在电极附近产生循环，保证产电持续稳定。
2.根据权利要求1所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤1中，所述Fenton试剂中的Fe2+与H2O2质量比为1:5;所述石墨电极的电极板间距为2cm，电极板通过导线连接外1000Ω电阻。
3.根据权利要求1或2所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤2中，剩余污泥与营养液的用量配比是：剩余污泥100g:营养液200～1400g。
4.根据权利要求1或2所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤2中，所述微波的反应时间为2min～5min，微波功率为100W～400W，超声波功率为50W～150W，超声波反应时间为2min～5min。
5.根据权利要求1或2所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤2中，每升营养液由磷酸盐溶液、微量元素溶液、维生素B类混合溶液按质量比=1000:12:5混合配制成，其中磷酸盐溶液浓度为50mmol/L～100mol/L，其含有以下成份：NaHPO4﹒12H2O=10.32～20.64g/L、NaH2PO4﹒2H2O=3.32～6.64g/L、NH4Cl=0.31g/L、KCl=0.13g/L;所述的微量元素溶液中含有以下成份：氨三乙酸=1～4g/L、硫酸镁=1～5g/L、硫酸锰=0.1～1.0g/L、氯化钠=0.5～1.5g/L、七水合硫酸亚铁=0.05～0.15g/L、二水合氯化钙=0.05～0.15g/L、六水合氯化钴=0.05～0.15g/L、氯化锌=0.06～0.26g/L、五水合硫酸铜=0.005～0.02g/L、十二水合硫酸钾铝=0.005～0.02g/L、硼酸=0.005～0.02g/L、钼酸钠=0.02～0.03g/L、六水合氯化镍=0.02～0.03g/L、二水合钨酸钠=0.02～0.03g/L;所述的维生素B类混合溶液中含有以下成份：维生素B10.1～0.5g/L、维生素B20.02～0.08g/L、维生素B6 0.03～0.12g/L。
6.根据权利要求1或2所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤2中，所述剩余污泥的滴加速率为10ml/min～30ml/min。
7.根据权利要求1或2所述微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，其特征在于：步骤2中，所述的剩余污泥为脱水污泥，其含水量为75%～83%，溶解性化学需氧量为1000～3000mg/L，挥发性固体为52%～61%。
说明书
一种微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺
技术领域
本发明涉及一种微波超声波协同微生物燃料电池技术处理剩余污泥工艺，属于污泥处理领域。
技术背景
现今，由于环保要求越来越严格，我国工业废水处理率高，随之而来的是污泥量的急剧上升，如不对其进行妥善的处理处置，势必会对环境造成二次的污染。目前的处理方法有填埋、焚烧、农用、制作建筑材料等，然而由于可利用土地面积的减少、污泥产量的增加、焚烧释放有毒有害气体对大气的污染、法律法规越来越严格的约束，这些方法的应用也受到了限制。
微生物燃料电池(microbial fuel cells，MFC)是近年来出现的一种非常有潜力的能源技术，可以通过微生物作用，将污染环境的有机物甚至有毒物质降解，并从中获得电能，用以满足日益增长的能源需求。此法不但可以减少污泥处置费用，还可以使污泥减量化，又能将污泥中丰富的有机质能转化为电能，从而实现污泥的资源化利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微波超声波协同微生物燃料电池技术处理工厂剩余污泥工艺，该工艺在处理剩余污泥的同时，获得电能，并通过逐步滴加营养液的方式，使得在电极附近产生循环，保证产电稳定持续。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明微波超声波协同微生物燃料电池技术处理工厂剩余污泥工艺，它包括以下操作步骤：
步骤1，将厌氧污泥作为接种体置于微生物燃料电池反应室内，插入Fenton试剂预处理后的石墨电极，通过导线连接外电阻，启动单室无膜微生物燃料电池;
步骤2，将剩余污泥加营养液稀释后通过微波、超声波协同预处理稀释后的剩余污泥，将预处理后的剩余污泥置于微生物燃料电池反应室中，同时，将预处理后的剩余污泥持续滴加在反应室电极处，使得在电极附近产生循环，保证产电持续稳定。
步骤1中，所述Fenton试剂中的Fe2+与H2O2质量比为1:5;所述石墨电极的电极板间距为2cm，电极板通过导线连接外1000Ω电阻。
步骤2中，剩余污泥与营养液的用量配比是：剩余污泥100g:营养液200～1400g。
步骤2中，所述微波的反应时间为2min～5min，微波功率为100W～400W，超声波功率为50W～150W，超声波反应时间为2min～5min。
步骤2中，每升营养液由磷酸盐溶液、微量元素溶液、维生素B类混合溶液按质量比=1000:12:5混合配制成，其中磷酸盐溶液浓度为50mmol/L～100mol/L，其含有以下成份：NaHPO4﹒12H2O=10.32～20.64g/L、NaH2PO4﹒2H2O=3.32～6.64g/L、NH4Cl=0.31g/L、KCl=0.13g/L;所述的微量元素溶液中含有以下成份：氨三乙酸=1～4g/L、硫酸镁=1～5g/L、硫酸锰=0.1～1.0g/L、氯化钠=0.5～1.5g/L、七水合硫酸亚铁=0.05～0.15g/L、二水合氯化钙=0.05～0.15g/L、六水合氯化钴=0.05～0.15g/L、氯化锌=0.06～0.26g/L、五水合硫酸铜=0.005～0.02g/L、十二水合硫酸钾铝=0.005～0.02g/L、硼酸=0.005～0.02g/L、钼酸钠=0.02～0.03g/L、六水合氯化镍=0.02～0.03g/L、二水合钨酸钠=0.02～0.03g/L;所述的维生素B类混合溶液中含有以下成份：维生素B1(化学式为C12H16N4OS(·HCl))0.1～0.5g/L、维生素B2(化学式为C17H20N4O6)0.02～0.08g/L、维生素B6(化学式为C8H10NO5P)0.03～0.12g/L。
步骤2中，所述剩余污泥的滴加速率为10ml/min～30ml/min。
步骤2中，所述的剩余污泥为脱水污泥，其含水量为75%～83%，溶解性化学需氧量(SCOD)为1000～3000mg/L，挥发性固体(VS)为52%～61%。
本发明工艺具有如下有益效果：
(1)对剩余污泥进行处理后，SCOD去除率达到82.3%以上，VS的含量最少可以达到33.31%。
(2)剩余污泥中的有机物被其中的产电微生物利用，获得一定功率密度电能，用于满足异日增长的能源需求。
(3)继续使用预处理后的稀释剩余污泥持续滴加在电极附近，可以保证产生的电流持续稳定。
(4)污泥减量化效果好、无需添加任何化学试剂，具有良好的工业化应用前景。
(5)本发明用造纸剩余污泥产电时，可获得最大输出电500～800mV左右;本发明操作简便，无二次污染，剩余污泥可得到有效利用。