[发明专利]一种同步污泥水解液产电和回收金属的方法

说明书

本发明涉及一种同步污泥水解液产电和回收金属的方法，包括以下步骤：S1、取污泥于容器中，加入水、淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶，搅拌均匀，得混合溶液；S2、混合溶液静置至分层，通过离心取上清液，并用滤纸过滤去除残留固态物质，得污泥水解液；S3、将污泥水解液和缓冲溶液混合，与厌氧污泥一起倒入双室MFC反应器的阳极室中，阴极室中加入含铜废水；S4、污泥水解液产电，同时回收铜；S5、当电压降到50mV以下时，更换阴极室与阳极室内的底液；S6、在产电性能稳定后，通过改变电阻的值，作出极化曲线与功率密度曲线。本发明产电稳定，产电周期长，不仅可以有效利用污泥产电，同时可以在阴极回收金属，流程简单，耗时短，可有效缓解我国的资源压力。

技术领域

本发明涉及微生物燃料电池技术领域，特别是一种同步污泥水解液产电和回收金属的方法。

背景技术

随着我国生活污水排放量的增加和处理率的提高，剩余污泥的产生量也迅速增加，大量积累的污泥如果不经有效处理而排放或简单填埋，不仅会对环境造成二次污染，更会造成资源的浪费。传统的污泥处理方式包括填埋、焚烧及土地利用等方式，但这些方式不仅存在着二次污染，还存在着污泥发酵时间长，不能使污泥得到及时的处理和利用等问题。微生物燃料电池(MFC)处理剩余污泥，不仅可以使污泥减量，还可以有效避免二次污染等问题。

目前双室微生物燃料电池处理剩余污泥的研究鲜有报道，一般阳极室采用热处理后的污泥或浓缩污泥为燃料，阴极室一般加入铁氰化钾溶液，虽然可以回收金属，但污泥处理效果不好，并没有使污泥得到充分的利用。

经过酶处理后的污泥可以有效将大分子转化为小分子，且酶的反应条件温和，耗时短。酶水解后的污泥上清液投入双室MFC反应器阳极室，阴极室投入含铜废水。目前含铜废水处理方式大都为化学沉淀法、吸附法、离子交换法和电解法等，但存在着二次污染和成本高等问题，且含铜废水若未经有效处理而排放到水体中会对人体健康造成一定的危害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种同步污泥水解液产电和回收金属的方法，流程简单、耗时短且具有一定的经济性，产电稳定的同时回收金属，降低我国污水处理成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种同步污泥水解液产电和回收金属的方法，包括以下步骤：

S1、取一定量的污泥于容器中，加入水、淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶，搅拌均匀，得混合溶液；

S2、停止搅拌后，混合溶液静置至分层，通过离心取上清液，并用滤纸进行过滤去除残留固态物质，得污泥水解液；

S3、将步骤S2中取得的水解液和缓冲溶液进行混合，与厌氧污泥一起倒入双室MFC反应器的阳极室中，其中厌氧污泥与水解液的体积比为1:1，双室MFC反应器的阴极室中加入含铜废水，阴阳极接通电阻和数据采集器；

S4、产电微生物通过自身代谢作用，将底物氧化并释放质子和电子，电子被介体传递至阳极表面，使阳极接受电子发生还原反应，同时电子也通过外电路传递至阴极从而形成有效电流，质子则通过质子交换膜传递至阴极，阴极接收从阳极传递过来的质子和电子，使阴极表面发生还原反应，从而形成闭合回路，产生稳定电压；

S5、当电压降到50mV以下时，更换阴极室与阳极室内的底液；

S6、在产电性能稳定后，通过改变电阻的值，作出极化曲线与功率密度曲线。

进一步地，步骤S1中，将污水处理厂取回的污泥取100～400g于容器中，加水至1000ml，同时分别称取1.0～2.0g淀粉酶、1.0～2.0g蛋白酶和1.0～2.0g纤维素酶加入容器，放入恒温磁力搅拌器中进行恒温搅拌5～7h。

进一步地，所述双室MFC反应器的阳极室内的阳极以及阴极室内的阴极上分别裹有一层碳布，所述碳布的处理步骤如下：