[发明专利]高浓度有机废水厌氧生物处理同步产电方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高浓度有机废水厌氧生物处理同步产电方法及装置，尤其适用于分散式可生化高浓度有机废水的处理，属于环境保护中污水处理技术领域。

背景技术

随着我国工业的快速发展，工业废水的种类和数量迅猛增加，水体污染问题也日益严重，严重影响了人民的生活质量和身心健康，制约着我国经济社会的可持续发展。由于工业废水的成分复杂，甚至具有毒性，工业废水处理比城市污水处理更困难也更重要。高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的COD在2000 mg/L以上的废水，这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质和纤维素等有机物，如直接排放，会造成严重污染。

高浓度有机废水按其性质来源可分为三大类:易于生物降解的高浓度有机废水，有机物可以降解但含有害物质的废水，难生物降解的和有害的高浓度有机废水。高浓度有机废水主要具有以下特点：一是有机物浓度高，COD一般在2000 mg/L以上，有的甚至高达几万乃至几十万mg/L，相对而言，BOD较低，很多废水BOD/COD比值小于0.3；二是成分复杂，含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多，还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物；三是色度高，有异味，给周围环境造成不良影响。

高浓度有机污水主要有以下3 种危害：一是需氧危害，高浓度有机废水生物降解会使水体缺氧甚至厌氧，多数水生物死亡，从而破坏水体生态结构，恶化水质环境；二是感观污染，高浓度有机废水不仅使受纳水体失去使用价值，更严重影响附近居民的日常生活；三是致毒危害，高浓度有机废水中含有的大量有毒有机物会在自然环境中不断累积储存，最后进入人体，危害人体健康。

高浓度有机废水处理法分为物化法、化学法以及生物法。物化法常作为一种预处理的手段，通过回收废水中的有用成分或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物，提高生化性，降低生化处理负荷和提高处理效率的目的。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、浓缩法、超声波降解法等，物化法的主要缺点是能耗较高。化学法是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质, 使废水得到净化的方法，主要包括焚烧法、Fenton 氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。化学法通常设备投资大，处理成本高。生物处理是废水净化的主要工艺，主要用于处理农药、印染、制药等行业的有机废水。生物法是利用微生物的代谢作用来分解和转化水体中的有毒有害化学物质及其它各种超标组分的处理技术，降解作用的场所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相应的反应器，由此诞生了多种生物处理方法和技术。生物法不仅经济安全，而且污染物阈值低、残留少、无二次污染，因而具有较好的应用前景。

根据降解作用场所的不同，生物法可分为好氧法与厌氧法。废水厌氧生物处理也称厌氧消化，是一种低成本、将废水处理和能源的回收与利用相结合的废水处理技术，主要通过厌氧微生物（包括兼性微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质。与好氧生物处理技术相比，厌氧法在处理高浓度有机废水方面具有能耗低、剩余污泥产量少、产生的剩余污泥易脱水、营养盐需求量低和容积负荷高等优点。然而，尽管人们在厌氧处理过程中已经较注重能源的回收利用，且为提高回收利用率作出了不少努力，但总体来讲方式仍比较单一，回收利用仍不高。当有机物浓度较高时，通常采用沼气净化后产氢发电法回收厌氧处理生成的甲烷。然而，沼气净化成本较高而综合利用率低，影响沼气产量的因素较多，且甲烷本身只带走一部分能量，因而厌氧生物处理能源回收利用率仍有待提高。

微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）利用微生物的催化作用将废弃物中的碳水化合物的化学能转化为电能。该技术在有效降解废弃物中有机物的同时能产生可供人们直接利用的能源，符合清洁生产和可持续发展的要求，因而日益成为国内外研究的热点。尽管国内外关于微生物燃料电池的研究较多，但大多是以厌氧污泥、海洋底泥等作为底物，主要集中在电池反应器构型、产电细菌和电极材料等方面，而关于废水处理、生物修复等方面的研究较少，国内外至今未发现关于高浓度有机废水厌氧生物处理同步产电的文献报道。

发明内容

为了克服目前高浓度有机废水处理存在的有机物浓度高、难降解物质降解率低、能源回收利用率低和处理成本高等不足，本发明提供一种高浓度有机废水厌氧生物处理同步产电方法，该方法可在高浓度有机废水厌氧生物处理系统中进行同步产电，处理效率和能源回收利用率高，且装置简便，操作简单。

本发明所要解决的技术问题是高效处理高浓度有机废水，并进行同步产电的方法。