[发明专利]一种污泥MFC-厌氧消化耦合系统及其性能强化方法

权利要求书

1.一种污泥MFC-厌氧消化耦合系统，其特征在于，所述污泥MFC-厌氧消化耦合系统包括密闭的厌氧阳极室和曝气的阴极室，阳极室和阴极室通过连通管道连接，连通管道内设置有质子交换膜，阳极室的碳毡阳极和阴极室内的碳毡阴极通过鳄鱼夹导线连接，阳极和阴极之间设置有外电阻，阳极盖面上设有圆孔连接集气袋，用于收集阳极厌氧污泥发酵产生的甲烷气体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污泥MFC-厌氧消化耦合系统的反应器构型的大小为12cm×12cm×18cm；阴极碳毡、阳极碳毡的尺寸大小为4cm×5cm×0.3cm；所述质子交换膜的大小为10cm²；所述外电阻大小为1000Ω；所述阳极盖面圆孔直径为1cm。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在阳极加入营养液以培养驯化产电菌及厌氧消化菌，其中，所述营养液按每升去离子水计包含如下组分：3.13g NaHCO₃、0.13g KCl、4.22g NaH₂PO₄、2.75g Na₂HPO₄、0.56g(NH₄)₂SO₄、0.2g MgSO₄·7H₂O、2mg H₃BO₃、2mg FeCl₂·4H₂O、2mg EDTA、0.4mg ZnCl₂·4H₂O、0.8mg MnCl₂·4H₂O、0.2mg CuCl₂·2H₂O、1.1mg(NH₄)₆MO₇·4H₂O、1mg NiCl₂·6H₂O。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，阴极碳毡、阳极碳毡使用前需经过马弗炉在320-350℃加热20-30min。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的质子交换膜在使用前，先置于20-30℃质量百分浓度为0.5-1％的无水乙醇溶液中浸泡1-2h，冲洗后放入70-80℃质量百分浓度为5-10％的双氧水溶液中浸泡2-3h，最后用超纯水洗涤3-5次后备用。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的阳极污泥为污水处理厂A²/O工艺的剩余污泥和和河道底部厌氧污泥的混合物，污泥取回后经过20-30小时静置沉淀，刮除上部分浮渣及不明杂质，并置于10-20℃条件下保存备用，进料前试验污泥再经筛孔尺寸为0.18mm的筛网去除杂质，沉淀浓缩。

7.一种强化权利要求1-6任一项所述的污泥MFC-厌氧消化耦合系统性能的方法，其特征在于，向污泥MFC-厌氧消化耦合系统的阳极厌氧污泥中投加废铁屑或零价铁得到含铁污泥，以含铁污泥作为阳极底物驯化阳极厌氧污泥中的产电菌及厌氧消化菌。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述废铁屑的投加量为0.5-20g/L。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，向污泥中分别投加相应剂量的废铁屑后，利用氮吹装置向反应器中吹入氮气30-60秒钟，确保反应器中的空气全部被排出，后迅速盖紧有机玻璃盖子，使试验各组装置保持在密闭厌氧的条件下进行。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述阳极室底部配有磁力搅拌装置，装置在运行期间始终保持500-800rpm的速度搅拌，以保证阳极电解液混合均匀并使废铁屑不会大量吸附在磁力搅拌器的旋转转子上；反应器的阴极室曝空气，为阴极反应提供O₂作为电子受体。