[发明专利]一种利用微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术，特别涉及一种利用微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的方法。

背景技术

城市生活垃圾填埋作为固体废弃物处理方式之一，现已被国内外广泛采用，在垃圾填埋的过程中以及填埋场封场后都会伴随着垃圾渗滤液的产生。垃圾渗滤液是一种污染很强的高浓度有机废水。经研究发现，垃圾渗滤液的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)值可达城市污水的10～100倍，且含有多种毒性物质和致癌物质，如果不经处理直接排放，将严重污染地下水、地表水和周围环境，因此必须对其进行有效的处理。国内外关于垃圾渗滤液处理技术的研究已有多年，处理方法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、离子交换、反渗透、土地处理、生物处理等。目前，国内外研究者对垃圾渗滤液的生物降解已开展了大量研究工作，其中较多的是利用活性污泥法、生物膜或厌氧生物滤池等降解处理垃圾渗滤液。生物法中好氧生物处理工艺效果好，但需要大规模的曝气，基建费用以及运行管理费用高。厌氧生物处理工艺，可节约占地面积以及动力消耗，但易受环境条件以及干扰物质影响，处理效果会随温度下降以及年限的延长而变差。现一般采用厌氧-好氧处理相结合的工艺，处理效率高，但工艺较复杂，且没有考虑到废水中有机物的利用问题。

微生物燃料电池(MFC)是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能的一种装置，它可以将废水中的有机污染物转变成电能，并同时处理废水。目前研究报道的MFC利用的有机物主要为易降解的物质，如葡萄糖、蔗糖、乙酸、乙醇等。由于对环境造成污染较严重的是有毒有害废水，这些实际排放的废水中有机物含量丰富，如果能用MFC处理有毒有害废水的同时也能进行发电，是MFC研究中的一大突破。国内外至今还没有有关MFC处理垃圾渗滤液的报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种利用微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的方法，该方法简单、易于实施、成本低且效率高。

本发明的技术方案：

一种利用微生物燃料电池处理垃圾渗滤液的方法，步骤如下：

1)启动微生物燃料电池：将葡萄糖模拟有机废水注入微生物燃料电池内，在反应温度为(30±0.1)℃的条件下，外接1000Ω电阻，利用厌氧污泥作为接种液启动微生物燃料电池，当电池电压低于50mV时，更换阳极室的葡萄糖模拟废水，待负载电压稳定在400mV以上，微生物燃料电池启动成功；

2)微生物燃料电池成功启动后，将阳极室中的葡萄糖废水换成葡萄糖和垃圾渗滤液的混合溶液，记录电池的电压，采集频率为每分钟一个点，测定COD的采样频率为每两天一次，当葡萄糖和垃圾渗滤液的混合溶液的COD的去除率达到80％以上时，更换阳极室中的葡萄糖和垃圾渗滤液的混合溶液。

本发明的工作机理：

在处理垃圾渗滤液的过程中，附着在阳极上的细菌新陈代谢，氧化废水中有机物夺得电子并生成质子，所夺得的电子从微生物转移到阳极电极上，电子通过外电路到达阴极电极表面，同时生成的质子也到达阴极电极表面，质子、电子和阴极室内的铁氰化钾反应，构成回路。在获得电能的同时，由于微生物的分解代谢而使得废水中有机物浓度降低，并且由于微生物群落的不断驯化具有电化学性的细菌可以在电极表面被富集培养起来。

本发明的优点是：在处理废水的同时，还可将废水中的有机污染物转变成电能，具有工艺简单、易于实施、成本低、效率高等优点，处理效果和产电量受温度影响较小，可在常温下应用，最低应用条件为20℃，葡萄糖和垃圾渗滤液体积比为1∶1时COD的去除率达到85％。

附图说明

图1为该微生物燃料电池的结构示意图。

图2葡萄糖和垃圾渗滤液为混合燃料时微生物燃料电池的开路电压

图3葡萄糖和垃圾渗滤液为混合燃料时微生物燃料电池的产电特性。

图4葡萄糖和垃圾渗滤液为混合燃料时微生物燃料电池中COD的去除率。

图中：1.阳极室  2.阴极室  3.质子膜  4.阳极  5.阴极

6-I、II.硅胶垫圈  7-I、II.垫板  8-I、II.硅胶垫片

9-I、II.电极插孔

具体实施方式

实施例：