[发明专利]基于微生物电催化的村镇小型有机废物处理装置及处理方法

权利要求书

1.一种基于微生物电催化的村镇小型有机废物处理装置，包括：投料口、预发酵调节池、电催化发酵池、集气罩；其中：

由沼气池改造的预发酵调节池和电催化发酵池为并排设立，预发酵调节池和电催化发酵池之间由主溢流板隔开；

集气罩为双层设计，内层为可伸缩柔性膜材料，外层为透明的有机玻璃罩，位于发酵调节池和电催化发酵池顶部，主溢流板顶部距集气罩设有间距，集气罩顶部设有出气口；

预发酵调节池的一侧上方设有投料口，预发酵调节池的底部设有共用的进水口和排渣口，进水口与生活污水管道相连，进水口上连接有液体流量计和阀门；

电催化发酵池为推流式，内部由多个溢流板和多个电极板等距离间隔而成，溢流板设置的高度由主溢流板向另一侧递减；

电极板阴极与外接电源负极连接，阳极与外接电源正极连接，形成闭合回路；

电催化发酵池的侧壁底部设有出水口；

电催化发酵池的顶部设有进气口，出气口与气体流量计、气体组分在线监测仪相连；

预发酵调节池与电催化发酵池内设有温度和pH探头。

2.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，主溢流板顶部距集气罩的间距为电催化发酵池池体的1/5-1/10。

3.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，电催化发酵池内的各溢流板和各电极板之间等距离地间隔10-20cm设置。

4.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，各溢流板的高度由主溢流板向另一侧以5-20％递减。

5.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，电催化发酵池底部设有电极板卡槽，电极板安装在电极板卡槽里。

6.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，电极板阴极材料为不锈钢网、碳布、石墨毡或亚氧化钛，电极板阳极材料为碳刷、碳棒或石墨毡；阴极材料的阳极材料固定在不导电的绝缘材料两侧。

7.根据权利要求1所述的村镇小型有机废物处理装置，其中，投料口为智能感应，投料时自动打开，投料后自动关闭。

8.权利要求1所述基于村镇小型有机废物处理装置对村镇有机废物进行处理的方法：

(1)预发酵调节池启动：将有机废物加入预发酵调节池进行水解酸化，控制温度在35-55℃，pH值6-8，有机负荷3-10kgVS/(m³·d)；

(2)电催化发酵池的启动：预发酵调节池出水经主溢流板进入电催化发酵池，预发酵调节池出水与营养液以1:1-5:1体积混合，调节pH值6-8，外加电压0.2-1.0V，运行温度20-40℃，水力停留时间1-7d，当启动过程中最大电流、甲烷产量连续3个周期以上保持稳定，表明电催化发酵池启动成功；

(3)厌氧发酵-电催化产甲烷：向启动成功的预发酵调节池中投加固态和液态有机废物，含固率控制在2-10％，物料首先在预发酵调节池混合均匀，并进行水解酸化，富含挥发性脂肪酸的发酵液经主溢流板进入电催化发酵池，在阳极电活性微生物的作用下降解挥发性脂肪酸和难降解有机物，并释放电子、质子和二氧化碳，在阴极产甲烷微生物的直接电子转移和间接电子转移的协同作用下，将二氧化碳转化为甲烷，电催化发酵池运行温度为20-40℃，外加电压为0.2-1.0V，水利停留时间为1-7d，产生的高纯沼气甲烷含量大于80％。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，步骤(2)的营养液由1g/L乙酸钠、5.62g/L磷酸二氢钠、6.16g/L磷酸氢二钠、0.31g/L氯化铵、0.13g/L氯化钾、1ml/L wolfe微量元素液和1ml/L wolfe矿质元素液组成。