[发明专利]一种结合IFAS的双室MFC垃圾渗滤液处理系统及方法

说明书

本发明属于污水处理与能源回收技术领域，具体公开了一种结合IFAS的双室MFC垃圾渗滤液处理系统及方法，该系统包括阳极室、阴极室、膜分离器和多孔载体；所述阳极室与所述阴极室之间通过膜分离器分隔，所述阳极室内设有阳极，所述阴极室内设有阴极，所述阳极通过导线经外部电阻与所述阴极相连；所述多孔载体固定设置在所述阴极室内，且所述多孔载体上附着有活性生物膜，所述活性生物膜包含活性污泥中的微生物菌群。本发明将IFAS与微生物燃料电池相结合，有效利用了MFC的两个电极室，阴极室既有悬浮活性污泥，又有附着的活性生物膜，其表现出优异的电化学行为和氮去除能力，进一步改进了MFC处理废水的工艺，应用价值高。

技术领域

本发明属于污水处理与能源回收技术领域，更具体地，涉及一种结合IFAS的双室MFC垃圾渗滤液处理系统及方法。

背景技术

随着国民生活水平的提高，生活垃圾产量日益增多，由于成本较低通常采用卫生填埋对生活垃圾进行处理，但是在垃圾填埋过程中产生的垃圾渗滤液对地表水体和地下水构成重大威胁，对环境的可持续性具有潜在影响。垃圾渗滤液的处理方法主要包括物理化学法和生物法：物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、离子交换、膜渗析、化学氧化还原等，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质较稳定，但是物化处理方法成本较高，不适于大量垃圾渗滤液的处理；生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理及二者的结合，随着生物法处理工艺的日益成熟，生物法成为目前应用最广泛的垃圾渗滤液处理方法。

由于生物活性污泥法具有营养物质和COD的高去除能力和低成本的优势，在过去的几十年里，用生物活性污泥法处理城市废水和垃圾渗滤液得到了广泛的研究。传统的活性污泥法分为两种类型，即微生物悬浮生长和附着生长。悬浮生长过程中的活性微生物通过搅拌或通气而悬浮，而在附着生长过程中，活性微生物附着于固定或移动的载体上。但是，传统的活性污泥法存在一定局限性，如高能耗和产生大量的废活性污泥。

微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其工作原理是利用附着在阳极的微生物群落将有机物进行生物降解，在降解过程中释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。目前，微生物燃料电池作为处理城市废水和垃圾渗滤液的可持续手段越来越受到人们的关注，MFC在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。然而，微生物燃料电池更易利用垃圾渗滤液中的有机物，独立的MFC在没有进行特殊处理或特定生物阴极辅助的情况下对氨和氮的去除能力较弱。

目前已有将活性污泥法与微生物燃料电池结合用于废水的处理。中国专利CN104386818B公开了一种与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统及其方法，利用双室微生物燃料电池的特点，采用生物阴极，反硝化在前硝化在后，有效实现了脱氮除磷和有机物的去除，但是该系统仍需要在MFC双室外设置多级沉淀池才能达到较好处理效果，系统装置复杂、占地面积大，投资成本高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种结合IFAS的双室MFC垃圾渗滤液处理系统及方法，将固定生物膜-活性污泥系统(integrated fixed-film activatedsludge systems，IFAS)与MFC的阴极室相结合，提高MFC反应器的功率密度和效率，达到高效稳定处理垃圾渗滤液的目的，旨在解决现有MFC废水处理系统装置复杂、占地面积大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种结合IFAS的双室MFC垃圾渗滤液处理系统，其包括阳极室、阴极室、膜分离器和多孔载体；

所述阳极室与所述阴极室之间通过膜分离器分隔，所述阳极室内设有阳极，所述阴极室内设有阴极，所述阳极通过导线经外部电阻与所述阴极相连；所述多孔载体固定设置在所述阴极室内，且所述多孔载体上附着有活性生物膜，所述活性生物膜包含活性污泥中的微生物菌群；