一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器及利用其處理廢液的方法
【專利摘要】一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器及利用其處理廢液的方法，涉及微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器及利用其處理廢液的方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有的厭氧消化工藝中存在能源回收的速率、有機(jī)質(zhì)利用率和甲烷回收率低的技術(shù)問題。反應(yīng)器由生物陽極、催化陰極、陽離子交換膜、顆粒活性污泥、開關(guān)電源、進(jìn)水管道、出水管道、出水堰、集氣裝置、生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)、厭氧消化反應(yīng)區(qū)、內(nèi)壁開孔、水泵、外筒出水管道、外筒進(jìn)水管道、內(nèi)筒及外筒組成。處理廢液的方法：一、調(diào)節(jié)參數(shù)；二、啟動(dòng)。本發(fā)明用于一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器及利用其處理廢液的方法。
【專利說明】-種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲燒反應(yīng) 器及利用其處理廢液的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器及利用其處理廢 液的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 厭氧消化工藝作為一種傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，在能源回收的速率上依然存在著一定 的限制，該限制主要集中在厭氧消化過程中有機(jī)質(zhì)的水解、發(fā)酵及微生物群落類型上，其傳 統(tǒng)的反應(yīng)器很難進(jìn)一步改進(jìn)提高其有機(jī)質(zhì)利用率和甲焼回收率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的厭氧消化工藝中存在能源回收的速率、有機(jī)質(zhì)利用率和甲 焼回收率低的技術(shù)問題，而提供了一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反 應(yīng)器。
[0004] 本發(fā)明一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器由生物陽極、 催化陰極、陽離子交換膜、顆粒活性污泥、開關(guān)電源、進(jìn)水管道、出水管道、出水眶、集氣裝 置、生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)、厭氧消化反應(yīng)區(qū)、內(nèi)壁開孔、第一水粟、外筒出水管道、外筒進(jìn)水管 道、內(nèi)筒、外筒及第二水粟組成；所述的內(nèi)筒的中部均勻設(shè)有內(nèi)壁開孔；外筒的上部設(shè)有外 筒出水管道，外筒的下部設(shè)有外筒進(jìn)水管道，且外筒出水管道與外筒進(jìn)水管道分別設(shè)置在 外筒的兩側(cè)，在內(nèi)筒和外筒之間設(shè)有陽離子交換膜，且陽離子交換膜置于內(nèi)筒外壁；生物電 化學(xué)反應(yīng)區(qū)由內(nèi)筒中部及外筒中部共同組成，外筒的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有生物陽極， 生物陽極均勻纏繞設(shè)置于陽離子交換膜上，內(nèi)筒的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)內(nèi)壁上設(shè)有催化陰 極；且生物陽極與催化陰極分別與開關(guān)電源的正負(fù)極相連通；內(nèi)筒的下部為厭氧消化反應(yīng) 區(qū)，在內(nèi)筒的厭氧消化反應(yīng)區(qū)內(nèi)填充有顆粒污泥；厭氧消化反應(yīng)區(qū)的下端設(shè)有進(jìn)水管道，生 物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)上端設(shè)有出水眶，出水眶與出水管道相連，出水眶的上端設(shè)有集氣裝置；所 述的第一水粟與進(jìn)水管道相連接；所述的第二水粟與外筒進(jìn)水管道相連接；所述的催化陰 極為不鎊鋼網(wǎng)。
[0005] 利用一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理廢液的方 法步驟如下：
[0006] 一、調(diào)節(jié)參數(shù)；調(diào)節(jié)內(nèi)筒的控制水力停留時(shí)間2化，內(nèi)筒的進(jìn)水負(fù)荷3. 8kg/mVd，內(nèi) 筒的上升流速控制為Icm/h，調(diào)節(jié)外筒的控制水力停留時(shí)間17h，調(diào)節(jié)開關(guān)電源提供0. 8V的 外加電壓；
[0007] 二、啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器，將廢液通 過第一水粟從進(jìn)水管道進(jìn)入內(nèi)筒厭氧消化反應(yīng)區(qū)，將培養(yǎng)基通過第二水粟從外筒進(jìn)水管道 進(jìn)入外筒并從外筒出水管道流出，處理后的液體通過出水管道流出，產(chǎn)生的甲焼氣體通過 頂端的集氣裝置進(jìn)行收集，即完成新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器 處理廢液；
[0008] 所述的培養(yǎng)基由己酸軸、磯酸緩沖溶液、沃爾夫維生素溶液及沃爾夫礦物質(zhì)溶液 組成；所述的培養(yǎng)基中己酸軸的濃度為2500mg/L，磯酸緩沖溶液的濃度為50mmol/L ;
[0009] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫維生素溶液的組成如下所示；生物素2. Omg，泛酸巧 5. Omg,葉酸2. Omg,硫胺素5. Omg,核黃素5. Omg,煙酸5. Omg,化唆醇10. Omg,鉆饋0. Img,硫 辛酸5. Omg ;
[0010] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫礦物質(zhì)溶液的組成如下所示；氨H己酸1. 5g，硫酸鎮(zhèn) 3. Og,硫酸猛0. 5g，氯化軸1. Og,硫酸亞鐵0. Ig,氯化鉆0. Ig,氯化巧0. Ig,硫酸鋒0. Ig,硫 酸銅0. Olg,明機(jī)0. Olg,測(cè)酸0. Olg,鋼酸軸0. Olg,亞砸酸軸0. Olg,氯化媒0. Olg,鶴酸軸 0. Olgo
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明采用不鎊鋼網(wǎng)作為陰極材料，有效的增加了陰極的比表 面積，降低了反應(yīng)器整體的造價(jià)，有利于反應(yīng)器進(jìn)一步的放大與應(yīng)用；
[0012] 2、本發(fā)明采用質(zhì)子交換膜將陰陽極分開，避免了陽極菌群對(duì)于陰極產(chǎn)生的電子進(jìn) 行消耗，有效的避免了陽極菌群對(duì)陰極促進(jìn)產(chǎn)甲焼作用的干擾；
[0013] 3、通過禪合生物電化學(xué)技術(shù)與厭氧消化技術(shù)，反應(yīng)器的產(chǎn)甲焼速率獲得了明顯的 提升，產(chǎn)甲焼速率可達(dá)到每天每立方米反應(yīng)器產(chǎn)甲焼體積0. 268m3,產(chǎn)甲焼量比傳統(tǒng)厭氧消 化反應(yīng)器效果增加了接近60%，提高其有機(jī)質(zhì)利用率和甲焼回收率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0015] 圖2為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理自配 發(fā)酵液產(chǎn)甲焼效能曲線圖，1為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼 反應(yīng)器產(chǎn)甲焼速率，2為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器 產(chǎn)甲焼產(chǎn)量，3為實(shí)施例2傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器產(chǎn)甲焼速率；
[0016] 圖3為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器中電流與 運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]

【具體實(shí)施方式】一；結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是一種新型微生物 電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器由生物陽極1、催化陰極2、陽離子交換膜3、顆 粒活性污泥4、開關(guān)電源5、進(jìn)水管道6、出水管道7、出水眶8、集氣裝置9、生物電化學(xué)反應(yīng) 區(qū)10、厭氧消化反應(yīng)區(qū)11、內(nèi)壁開孔12、第一水粟13、外筒出水管道14、外筒進(jìn)水管道15、 內(nèi)筒16、外筒17及第二水粟18組成；所述的內(nèi)筒16的中部均勻設(shè)有內(nèi)壁開孔12 ;外筒17 的上部設(shè)有外筒出水管道14,外筒17的下部設(shè)有外筒進(jìn)水管道15,且外筒出水管道14與 外筒進(jìn)水管道15分別設(shè)置在外筒17的兩側(cè)，在內(nèi)筒16和外筒17之間設(shè)有陽離子交換膜 3,且陽離子交換膜3置于內(nèi)筒16外壁；生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10由內(nèi)筒16中部及外筒17中 部共同組成，外筒17的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)設(shè)有生物陽極1，生物陽極1均勻纏繞設(shè)置 于陽離子交換膜3上，內(nèi)筒16的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)壁上設(shè)有催化陰極2 ;且生物陽極 I與催化陰極2分別與開關(guān)電源5的正負(fù)極相連通；內(nèi)筒16的下部為厭氧消化反應(yīng)區(qū)11， 在內(nèi)筒16的厭氧消化反應(yīng)區(qū)11內(nèi)填充有顆粒污泥4 ;厭氧消化反應(yīng)區(qū)11的下端設(shè)有進(jìn)水 管道6,生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10上端設(shè)有出水眶8,出水眶8與出水管道7相連，出水眶8的 上端設(shè)有集氣裝置9 ;所述的第一水粟13與進(jìn)水管道6相連接；所述的第二水粟18與外筒 進(jìn)水管道15相連接；所述的催化陰極2為不鎊鋼網(wǎng)。
[0018] 本實(shí)施方式將發(fā)酵廢液從進(jìn)水管道6進(jìn)入到厭氧消化反應(yīng)區(qū)11底部，W升流態(tài)到 達(dá)出水眶8,經(jīng)過厭氧消化反應(yīng)區(qū)11的顆粒污泥4與生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10的催化陰極2的 協(xié)同處理，通過出水管道7流出，產(chǎn)生的甲焼氣體通過頂端的集氣裝置9進(jìn)行收集。
[0019] 本實(shí)施方式生物電化學(xué)技術(shù)可W利用其陰極能夠提供電子的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)厭氧消化 反應(yīng)器中微生物群落的優(yōu)化，更進(jìn)一步的有利于復(fù)雜有機(jī)質(zhì)的水解，發(fā)酵，能夠從根本上提 高其產(chǎn)甲焼速率。同時(shí)改進(jìn)后的反應(yīng)器基于W上原理，同時(shí)考慮采用升流式及套筒式設(shè)計(jì)， 升流式有助于反應(yīng)器內(nèi)部的傳質(zhì)作用，避免反應(yīng)器內(nèi)部出現(xiàn)的死角。套筒式設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一 步放大陰極在厭氧消化過程中能夠提供電子的優(yōu)勢(shì)，避免陰極產(chǎn)生的電子重新被陽極菌群 所利用。陽極采用馴化好的碳刷可W有效的降低陽極電勢(shì)，進(jìn)一步降低反應(yīng)器整體的能耗。 陰極采用不鎊鋼材料，不鎊鋼具有比表面積大，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 本【具體實(shí)施方式】的優(yōu)點(diǎn)；1、本【具體實(shí)施方式】采用不鎊鋼網(wǎng)作為陰極材料，有效的 增加了陰極的比表面積，降低了反應(yīng)器整體的造價(jià)，有利于反應(yīng)器進(jìn)一步的放大與應(yīng)用；
[0021] 2、本【具體實(shí)施方式】采用質(zhì)子交換膜將陰陽極分開，避免了陽極菌群對(duì)于陰極產(chǎn)生 的電子進(jìn)行消耗，有效的避免了陽極菌群對(duì)陰極促進(jìn)產(chǎn)甲焼作用的干擾；
[0022] 3、通過禪合生物電化學(xué)技術(shù)與厭氧消化技術(shù)，反應(yīng)器的產(chǎn)甲焼速率獲得了明顯的 提升，產(chǎn)甲焼速率可達(dá)到每天每立方米反應(yīng)器產(chǎn)甲焼體積0. 268m3,產(chǎn)甲焼量比傳統(tǒng)厭氧消 化反應(yīng)器效果增加了接近60%，提高其有機(jī)質(zhì)利用率和甲焼回收率。
[0023]

【具體實(shí)施方式】二；本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)在于：所述的生物陽極 1是由多個(gè)碳刷組組成；所述的碳刷組由直徑為2. 5cm、長(zhǎng)度為2. 5cm的四個(gè)碳刷組成；所 述的碳刷為兩根鐵絲纏繞碳纖維而成；所述的碳刷中碳纖維含量采用重量計(jì)，單個(gè)碳刷含 0.843g碳纖維。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0024] 本【具體實(shí)施方式】所述的碳刷為在丙麗中浸泡24小時(shí)后，置于溫度為45CTC的馬弗 爐內(nèi)灼燒30min，灼燒后的碳刷靜置至常溫后使用。
[00巧]本【具體實(shí)施方式】采用的碳纖維有利于微生物膜的吸附和生長(zhǎng)，提供較高的比表面 積及良好的導(dǎo)電性。

【具體實(shí)施方式】 [0026] H ;本實(shí)施方式與一或二之一的不同點(diǎn)在于；所述的 生物陽極1上有馴化好的微生物膜。其它與一或二相同。
[0027] 本【具體實(shí)施方式】所述的生物陽極1碳刷在微生物電解池反應(yīng)器中W剩余活性污 泥進(jìn)行接種，0. 8V外加電壓下進(jìn)行馴化至電流穩(wěn)定。

【具體實(shí)施方式】 [0028] 四；本實(shí)施方式與一至H之一的不同點(diǎn)在于；所述的 催化陰極2為環(huán)形置于內(nèi)筒16的內(nèi)壁上，催化陰極2與陽離子交換膜3的距離《1cm。其 它與一至H相同。

【具體實(shí)施方式】 [0029] 五；本實(shí)施方式與一至四之一的不同點(diǎn)在于；所述的 陽離子交換膜3的尺寸為長(zhǎng)23. 5cm，寬22. 9cm。其它與一至四相同。

【具體實(shí)施方式】 [0030] 六；本實(shí)施方式與一至五之一的不同點(diǎn)在于；所述的 催化陰極2由不鎊鋼網(wǎng)制作而成；所述的不鎊鋼網(wǎng)孔密度是24目；所述的不鎊鋼網(wǎng)尺寸為 長(zhǎng)17. 2cm,寬11. 5cm。其它與一至五相同。
[0031] 本【具體實(shí)施方式】采用不鎊鋼網(wǎng)具有較高的比表面積及較低的價(jià)格，且能夠起到較 好的催化作用。

【具體實(shí)施方式】 [0032] 走；本實(shí)施方式與一至六之一的不同點(diǎn)在于；所述的 開關(guān)電源5提供0. 8V的外加電壓；生物陽極1與催化陰極2通過鐵絲分別開關(guān)電源5的正 負(fù)極相連。其它與一至六相同。
[0033] 本【具體實(shí)施方式】采用0. 8V的外加電壓能夠獲得較高的能源回收率。

【具體實(shí)施方式】 [0034] 八；本實(shí)施方式與一至走之一的不同點(diǎn)在于；所述的 出水管道7采用U型管。其它與一至走相同。
[00巧]本【具體實(shí)施方式】采用U型管，頂部與空氣連通，可保證反應(yīng)器的正常出水。

【具體實(shí)施方式】 [0036] 九；本實(shí)施方式與一至八之一的不同點(diǎn)在于；所述的 內(nèi)壁開孔12的孔徑9為0. 8cm?1. Ocm,各內(nèi)壁開孔12分布間距為2cm。其它與具體實(shí)施 方式一至八相同。
[0037] 本【具體實(shí)施方式】采用可保證生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10的正常工作。

【具體實(shí)施方式】 [0038] 十；本利用一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧 消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理廢液的方法步驟如下：
[0039] 一、調(diào)節(jié)參數(shù)；調(diào)節(jié)內(nèi)筒16的控制水力停留時(shí)間2化，內(nèi)筒16的進(jìn)水負(fù)荷3. 8kg/ mVd，內(nèi)筒16的上升流速控制為Icm/h，調(diào)節(jié)內(nèi)筒17的控制水力停留時(shí)間17h，調(diào)節(jié)開關(guān)電 源5提供0. 8V的外加電壓；
[0040] 二、啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器，將廢液通 過第一水粟13從進(jìn)水管道6進(jìn)入內(nèi)筒16厭氧消化反應(yīng)區(qū)11，將培養(yǎng)基通過第二水粟18從 外筒進(jìn)水管道15進(jìn)入外筒17并從外筒出水管道14流出，處理后的液體通過出水管道7流 出，產(chǎn)生的甲焼氣體通過頂端的集氣裝置9進(jìn)行收集，即完成新型微生物電解強(qiáng)化升流式 套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理廢液；
[0041] 所述的培養(yǎng)基由己酸軸、磯酸緩沖溶液、沃爾夫維生素溶液及沃爾夫礦物質(zhì)溶液 組成；所述的培養(yǎng)基中己酸軸的濃度為2500mg/L，磯酸緩沖溶液的濃度為50mmol/L ;
[0042] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫維生素溶液的組成如下所示；生物素2. Omg，泛酸巧 5. Omg,葉酸2. Omg,硫胺素5. Omg,核黃素5. Omg,煙酸5. Omg,化唆醇10. Omg,鉆饋0. Img,硫 辛酸5. Omg ;
[0043] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫礦物質(zhì)溶液的組成如下所示；氨H己酸1.5g，硫酸鎮(zhèn) 3. Og,硫酸猛0. 5g，氯化軸1. Og,硫酸亞鐵0. Ig,氯化鉆0. Ig,氯化巧0. Ig,硫酸鋒0. Ig,硫 酸銅0. Olg,明機(jī)0. Olg,測(cè)酸0. Olg,鋼酸軸0. Olg,亞砸酸軸0. Olg,氯化媒0. Olg,鶴酸軸 0. Olgo
[0044] 通過W下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：
[0045] 實(shí)施例1 :
[0046] 本實(shí)施例的新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器由生物陽極 1、 催化陰極2、陽離子交換膜3、顆粒活性污泥4、開關(guān)電源5、進(jìn)水管道6、出水管道7、出水 眶8、集氣裝置9、生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10、厭氧消化反應(yīng)區(qū)11、內(nèi)壁開孔12、水粟13、外筒出 水管道14、外筒進(jìn)水管道15、內(nèi)筒16及外筒17組成；
[0047] 所述的內(nèi)筒16的中部均勻設(shè)有內(nèi)壁開孔12 ;外筒17的上部設(shè)有外筒出水管道 14,外筒17的下部設(shè)有外筒進(jìn)水管道15,且外筒出水管道14與外筒進(jìn)水管道15分別設(shè)置 在外筒17的兩側(cè)，在內(nèi)筒16和外筒17之間設(shè)有陽離子交換膜3,且陽離子交換膜3置于內(nèi) 筒16外壁；生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10由內(nèi)筒16中部及外筒17中部共同組成，外筒17的生物 電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)設(shè)有生物陽極1，生物陽極1均勻纏繞設(shè)置于陽離子交換膜3上，內(nèi)筒 16的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)10內(nèi)壁上設(shè)有催化陰極2 ;且生物陽極1與催化陰極2分別與開關(guān) 電源5的正負(fù)極相連通；內(nèi)筒16的下部為厭氧消化反應(yīng)區(qū)11，在內(nèi)筒16的厭氧消化反應(yīng) 區(qū)11內(nèi)填充有顆粒污泥4;厭氧消化反應(yīng)區(qū)11的下端設(shè)有進(jìn)水管道6,生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū) 10上端設(shè)有出水眶8,出水眶8與出水管道7相連，出水眶8的上端設(shè)有集氣裝置9 ;所述 的催化陰極2為不鎊鋼網(wǎng)。
[0048] 所述的生物陽極1是由多個(gè)碳刷組組成；所述的碳刷組由直徑為2. 5畑1、長(zhǎng)度為 2. 5cm的四個(gè)碳刷組成；所述的碳刷為兩根鐵絲纏繞碳纖維而成；所述的碳刷中碳纖維含 量采用重量計(jì)，單個(gè)碳刷含0. 843g碳纖維。所述的碳刷為在丙麗中浸泡24小時(shí)后，置于溫 度為45CTC的馬弗爐內(nèi)灼燒30min，灼燒后的碳刷靜置至常溫。
[0049] 所述的生物陽極1上有馴化好的微生物膜。所述的生物陽極1碳刷在微生物電解 池反應(yīng)器中W剩余活性污泥進(jìn)行接種，0. 8V外加電壓下進(jìn)行馴化至電流穩(wěn)定。
[0050] 所述的催化陰極2為環(huán)形置于內(nèi)筒16的內(nèi)壁上，催化陰極2與陽離子交換膜3的 距離《1畑1。
[0051] 所述的陽離子交換膜3的尺寸為長(zhǎng)23. 5畑1，寬22. 9畑1。
[0052] 所述的催化陰極2由不鎊鋼網(wǎng)制作而成；所述的不鎊鋼網(wǎng)孔密度是24目；所述的 不鎊鋼網(wǎng)尺寸為長(zhǎng)17. 2畑1，寬11. 5畑1。
[0053] 所述的開關(guān)電源5提供0. 8V的外加電壓。
[0054] 生物陽極1與催化陰極2通過鐵絲分別開關(guān)電源5的正負(fù)極相連。
[0055] 所述的出水管道7采用U型管。
[0056] 所述的內(nèi)壁開孔12的孔徑9為0. 8cm?1. Ocm,各內(nèi)壁開孔12分布間距為2畑1。
[0057] 所述的陽離子交換膜3在蒸觸水中浸泡2化。
[0058] 所述的反應(yīng)器內(nèi)筒的實(shí)際體積為700mL，外筒體積為500mL。
[0059] 利用上述一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理廢液 的方法步驟如下：
[0060] 一、調(diào)節(jié)參數(shù)；調(diào)節(jié)內(nèi)筒16的控制水力停留時(shí)間2化，內(nèi)筒16的進(jìn)水負(fù)荷3. 8kg/ mVd，內(nèi)筒16的上升流速控制為Icm/h，調(diào)節(jié)外筒17的控制水力停留時(shí)間17h，調(diào)節(jié)開關(guān)電 源5提供0. 8V的外加電壓；
[0061] 二、啟動(dòng)；在室溫（25C )條件下，啟動(dòng)新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化 產(chǎn)甲焼反應(yīng)器，每天將廢液通過第一水粟13從進(jìn)水管道6進(jìn)入內(nèi)筒16厭氧消化反應(yīng)區(qū)11， 將培養(yǎng)基通過第二水粟18從外筒進(jìn)水管道15進(jìn)入外筒17并從外筒出水管道14流出，處 理后的液體通過出水管道7流出，產(chǎn)生的甲焼氣體通過頂端的集氣裝置9進(jìn)行收集，反應(yīng)器 運(yùn)行30天，即完成新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理廢液；
[0062] 所述的培養(yǎng)基由己酸軸、磯酸緩沖溶液、沃爾夫維生素溶液及沃爾夫礦物質(zhì)溶液 組成；所述的培養(yǎng)基中己酸軸的濃度為2500mg/L，磯酸緩沖溶液的濃度為50mmol/L ;
[0063] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫維生素溶液的組成如下所示；生物素2. Omg，泛酸 巧5. Omg,葉酸2. Omg,硫胺素（維生素Bl)5. Omg,核黃素（維生素B2)5. Omg,煙酸（維 生素B5)5.0mg，化唆醇（維生素B6)10.0mg，鉆饋（維生素B12)0. Img,硫辛酸（維生素 B14) 5. Omg ；
[0064] 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫礦物質(zhì)溶液的組成如下所示；氨H己酸1. 5g，硫酸鎮(zhèn) 3. Og,硫酸猛0. 5g，氯化軸1. Og,硫酸亞鐵0. Ig,氯化鉆0. Ig,氯化巧0. Ig,硫酸鋒0. Ig,硫 酸銅0. Olg,明機(jī)0. Olg,測(cè)酸0. Olg,鋼酸軸0. Olg,亞砸酸軸0. Olg,氯化媒0. Olg,鶴酸軸 0. Olgo
[0065] 所述的自配發(fā)酵廢液中己酸的濃度為750mg/L，丙酸的濃度為650mg/L，下酸的濃 度為200mg/l，葡萄糖的濃度為300mg/l，蛋白質(zhì)的濃度為650mg/L，磯酸緩沖溶液的濃度為 SOmmoI/Ln
[006引 實(shí)施例2 :
[0067] 本實(shí)施例的傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器，即未加入電化學(xué)生物反應(yīng)區(qū)的厭氧消化反應(yīng)器，并 利用本實(shí)施例的未加入電化學(xué)生物反應(yīng)區(qū)的厭氧消化反應(yīng)器處理廢液，本實(shí)施例為實(shí)施例 1的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
[006引本實(shí)施方式與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于：未設(shè)置生物陽極1、催化陰極2及開關(guān)電源 5。其它與實(shí)施例一相同。
[0069] 圖2為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器處理自配 發(fā)酵液產(chǎn)甲焼效能曲線圖，1為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼 反應(yīng)器產(chǎn)甲焼速率，2為實(shí)施例1利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器 產(chǎn)甲焼產(chǎn)量，3為實(shí)施例2傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器產(chǎn)甲焼速率；由圖可知，實(shí)施例1中，前五天反應(yīng) 器的產(chǎn)氣較少，沒有出現(xiàn)明顯的增加，在第十天開始其每天的產(chǎn)氣量出現(xiàn)明顯增加，在第21 天其甲焼產(chǎn)量最大，達(dá)到187mL/d，同時(shí)產(chǎn)甲焼速率也達(dá)到最大，即每天每立方米反應(yīng)器產(chǎn) 甲焼體積為0. 268m3。由實(shí)施例2即對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知，其產(chǎn)氣量在第15天之后開始增 力口，整體的產(chǎn)氣量始終低于實(shí)施例1，本實(shí)施例產(chǎn)甲焼量比傳統(tǒng)厭氧消化反應(yīng)器效果增加了 接近60 %，傳統(tǒng)厭氧消化產(chǎn)甲焼速率最大為每天每立方米反應(yīng)器產(chǎn)甲焼體積為0. 167m3,顯 著低于新反應(yīng)器。
[0070] 圖3為實(shí)施例2利用微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲焼反應(yīng)器中電流與 運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系圖，實(shí)施例一反應(yīng)器的電流始終保持在8mA W上，最大電流能夠達(dá)到12mA。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，其特征在于：一種新 型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器由生物陽極（1)、催化陰極（2)、陽離 子交換膜（3)、顆?；钚晕勰啵?)、開關(guān)電源（5)、進(jìn)水管道（6)、出水管道（7)、出水堰（8)、 集氣裝置（9)、生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)（10)、厭氧消化反應(yīng)區(qū)（11)、內(nèi)壁開孔（12)、第一水泵 (13)、外筒出水管道（14)、外筒進(jìn)水管道（15)、內(nèi)筒（16)、外筒（17)及第二水泵（18)組成； 所述的內(nèi)筒（16)的中部均勻設(shè)有內(nèi)壁開孔（12);外筒（17)的上部設(shè)有外筒出水管 道（14)，外筒（17)的下部設(shè)有外筒進(jìn)水管道（15)，且外筒出水管道（14)與外筒進(jìn)水管道 (15)分別設(shè)置在外筒（17)的兩側(cè)，在內(nèi)筒（16)和外筒（17)之間設(shè)有陽離子交換膜（3)， 且陽離子交換膜（3)置于內(nèi)筒（16)外壁；生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)（10)由內(nèi)筒（16)中部及外 筒（17)中部共同組成，外筒（17)的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)（10)內(nèi)設(shè)有生物陽極（1)，生物陽 極⑴均勻纏繞設(shè)置于陽離子交換膜（3)上，內(nèi)筒（16)的生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)（10)內(nèi)壁上 設(shè)有催化陰極（2);且生物陽極（1)與催化陰極（2)分別與開關(guān)電源（5)的正負(fù)極相連通； 內(nèi)筒（16)的下部為厭氧消化反應(yīng)區(qū)（11)，在內(nèi)筒（16)的厭氧消化反應(yīng)區(qū)（11)內(nèi)填充有 顆粒污泥（4);厭氧消化反應(yīng)區(qū)（11)的下端設(shè)有進(jìn)水管道（6)，生物電化學(xué)反應(yīng)區(qū)（10)上 端設(shè)有出水堰（8)，出水堰（8)與出水管道（7)相連，出水堰（8)的上端設(shè)有集氣裝置（9); 所述的第一水泵（13)與進(jìn)水管道（6)相連接；所述的第二水泵（18)與外筒進(jìn)水管道（15) 相連接；所述的催化陰極（2)為不銹鋼網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的生物陽極（1)是由多個(gè)碳刷組組成；所述的碳刷組由直徑為2. 5cm、 長(zhǎng)度為2. 5cm的四個(gè)碳刷組成；所述的碳刷為兩根鈦絲纏繞碳纖維而成；所述的碳刷中碳 纖維含量采用重量計(jì)，單個(gè)碳刷含0. 843g碳纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的生物陽極（1)上有馴化好的微生物膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的催化陰極（2)為環(huán)形置于內(nèi)筒（16)的內(nèi)壁上，催化陰極（2)與陽離 子交換膜⑶的距離彡lcm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的陽離子交換膜（3)的尺寸為長(zhǎng)23. 5cm，寬22. 9cm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的催化陰極（2)由不銹鋼網(wǎng)制作而成；所述的不銹鋼網(wǎng)孔密度是24 目；所述的不銹鋼網(wǎng)尺寸為長(zhǎng)17. 2cm，寬11. 5cm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的開關(guān)電源（5)提供0.8V的外加電壓；生物陽極（1)與催化陰極（2) 通過鈦絲分別開關(guān)電源（5)的正負(fù)極相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的出水管道（7)采用U型管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器，其特征在于：所述的內(nèi)壁開孔（12)的孔徑Φ為0.8cm?1.0cm，各內(nèi)壁開孔（12)分布 間距為2cm。
10.利用權(quán)利要求1所述的一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng) 器處理廢液的方法，其特征在于利用一種新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷 反應(yīng)器處理廢液的方法步驟如下： 一、 調(diào)節(jié)參數(shù)：調(diào)節(jié)內(nèi)筒（16)的控制水力停留時(shí)間24h，內(nèi)筒（16)的進(jìn)水負(fù)荷3. 8kg/ m3/d，內(nèi)筒（16)的上升流速控制為lcm/h，調(diào)節(jié)外筒（17)的控制水力停留時(shí)間17h，調(diào)節(jié)開 關(guān)電源（5)提供0. 8V的外加電壓； 二、 啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)新型微生物電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，將廢液通過第 一水泵（13)從進(jìn)水管道（6)進(jìn)入內(nèi)筒（16)厭氧消化反應(yīng)區(qū)（11)，將培養(yǎng)基通過第二水泵 (18)從外筒進(jìn)水管道（15)進(jìn)入外筒（17)并從外筒出水管道（14)流出，處理后的液體通過 出水管道（7)流出，產(chǎn)生的甲烷氣體通過頂端的集氣裝置（9)進(jìn)行收集，即完成新型微生物 電解強(qiáng)化升流式套筒厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器處理廢液； 所述的培養(yǎng)基由乙酸鈉、磷酸緩沖溶液、沃爾夫維生素溶液及沃爾夫礦物質(zhì)溶液組成； 所述的培養(yǎng)基中乙酸鈉的濃度為2500mg/L，磷酸緩沖溶液的濃度為50mmol/L ; 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫維生素溶液的組成如下所示：生物素2. Omg，泛酸鈣5. Omg， 葉酸2. Omg，硫胺素5. Omg，核黃素5. Omg，煙酸5. Omg，批卩多醇10. Omg，鈷銨0. lmg，硫辛酸 5. Omg ； 每升培養(yǎng)基中加入沃爾夫礦物質(zhì)溶液的組成如下所示：氨三乙酸1. 5g，硫酸鎂3. 0g， 硫酸猛0. 5g，氯化鈉1. 0g，硫酸亞鐵0. lg，氯化鈷0. lg，氯化興0. lg，硫酸鋅0. lg，硫酸 銅0. 01g，明研! 0. 01g，硼酸0. 01g，鑰酸鈉0. 01g，亞硒酸鈉0. 01g，氯化鎳0. 01g，鶴酸鈉 0. 01g〇
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK104261559SQ201410578018
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王愛杰, 蔡偉偉, 劉文宗, 郭澤沖, 韓婷婷, 孫宏揚(yáng), 王羚 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)