[发明专利]一种无电子供体实现污泥电发酵产己酸并同步分离的装置

说明书

本发明提供了一种利用电刺激促进污泥转化为己酸并同步分离的装置，属于废弃物处理与能源回收利用领域，包括：反应器主体（1），疏水膜固定组件（2），进水管（3），萃取分离主体（4），出水管（5），碳布（6），参比电极（7），进出水管/取样管（8），集气管（9），碳刷（10），密封盖（11），其中反应器主体（1）与萃取分离主体（4）由法兰连接；疏水膜位于两个法兰中间；萃取液由进水管（3）进入反应器，由出水管（5）流出反应器。该装置将反应器与萃取过程结合在一起，构成了反应‑萃取一体化系统，解决了现有MEC产己酸系统中己酸积累、反应‑萃取系统占地面积大、反应器连续稳定运行的问题。

技术领域

本发明总体上涉及废弃物处理与能源回收利用领域。更具体的本发明用于分离利用MEC反应器处理污泥产生的己酸。

背景技术

剩余污泥作为有机固体废物的一种，其处理方式也备受人们的关注，目前处理剩余污泥的方式有土地利用、卫生填埋、焚烧、建材综合利用、堆肥、厌氧消化等，但是这些处理方式对污泥的质量要求较高，对污泥的使用场所也有限制，而且卫生填埋还要考虑渗滤液的处理等问题。厌氧消化是目前处理剩余污泥广泛使用的一种处理手段，但是厌氧消化产生的仅仅是一些小分子的脂肪酸，和甲烷等一些低品位的燃料，而且小分子脂肪酸易溶于水，无法从剩余污泥中提取出来有效利用，将其随污泥直接排放会导致二次污染。而中链脂肪酸（C6- C8）微溶于水，具有低溶解度和高能量含量的优点，被认为是进一步转化为有价值的化学品或燃料的潜在中间体，这其中目前研究较多的是己酸。

己酸目前可以通过厌氧发酵和MEC电解污泥产生，但是厌氧发酵需要提供电子受体，而且发酵要求条件较高；生物电化学电池（MEC）为铜，过氧化氢，原位电子供应提供了在阴极生产各种产品的机会，如氢，碱和甲烷，反应条件较为宽松。MEC由两个电极组成，阳极和阴极，微生物在一个或两个电极上生长。电极上的微生物是廉价的自再生催化剂，能够进行各种氧化和还原反应，在没有微生物的情况下，需要更昂贵的催化剂。

在目前的研究中发现积累的未解离的正己酸会对进行链延伸反应的微生物物种产生抑制，因此想要进行连续的己酸生产，就必须同步进行己酸的萃取。传统的反应、萃取一般是分两步进行，就导致了在实际生产的过程中会产生一些新的问题，如装置占地面积大、生产成本较高等。

发明内容

本发明为解决目前正己酸的生产由于反应、萃取一般是分两步进行导致装置占地面积大、特别是反应过程中积累产生生物毒性的技术问题，提供一种无电子供体实现污泥电发酵产己酸并同步分离的装置。

本发明提供了一种无电子供体实现污泥电发酵产己酸并同步分离的装置，包括：反应器主体，疏水膜固定组件，进水管，萃取分离主体，出水管，碳布，参比电极，进出水管/取样管，集气管，碳刷，密封盖；反应器主体顶部和底部均开口，萃取分离主体顶部开口；

密封盖密封扣合在反应器主体的顶部开口，参比电极、进出水管/取样管、集气管由密封盖顶部伸入反应器主体内部，碳布和碳刷通过安装在密封盖上的连杆悬挂在反应器主体内部；参比电极、进出水管/取样管、集气管以及连杆穿过密封盖的位置均做密封处理；

所述疏水膜固定组件包括连接法兰以及安装在连接法兰中心孔内的疏水膜；反应器主体底部开口与萃取分离主体顶部开口之间由连接法兰连接；

萃取分离主体侧壁上开有两个孔，进水管和出水管分别经由两个孔进入萃取分离主体后，又通过疏水膜（进、出水管外壁与疏水膜之间密封）伸入反应器主体内；

萃取液由进水管进入反应器，由出水管流出反应器；

集气管出口连接气体采样袋。