一种受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法技术

本发明专利技术属于微生物燃料电池及废弃生物处理技术领域，具体涉及一种受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法。以黑臭底泥、EM菌作为阳极底物，以河水或pH=7的磷酸盐缓冲液作为阴极电解液，石墨板或碳纤维布作为电极材料；外电路由铜导线和可变电阻连接而成；构建沉积型微生物燃料电池。该处理方法使受污染水体中的底泥黑臭问题得到了解决，产电能力方面也具有很大的提升空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微生物燃料电池及废弃生物处理
，具体设及一种受污染水体 中黑臭底泥资源化处理的方法。
技术介绍
现在社会每年的能量需求十分巨大，而该些能量大部分来自于化石燃料的燃烧， 主体为煤、石油和天然气，该些均是不可再生资源。目前，在该些资源中有很大一部分是用 来发电，事实上该些资源发电的效率不到50%。如果人类继续大量使用该类燃料，在不久的 将来随着该些燃料的储备不足，人类将面临严峻的能源短缺问题。因而，开发新能源是一件 亟待解决的问题。 随着城市的发展，人们生活和生产产生的污染物越来越多，大量的污染物被排入 城市水体，从而导致水体污染急剧增加，生态平衡遭到破坏，水体发黑发臭，城市水体出现 大量黑臭底泥，破坏城市景观且其产生的气味严重影响人们的生活质量。黑臭底泥渺积，还 致使鱼类等水生物死亡，破坏水体自净能力和生态系统的稳定。目前，黑臭底泥处理主要采 取底泥清渺、底泥固化、引水冲渺，黑臭底泥处置主要为脱水填埋。该些方法处理成本高，同 时占地面积大，随着全球范围内对城市环境保护问题的日益重视，该些治理方法也面临巨 大的挑战。 在国内城市黑臭底泥治理部分已完工的项目中，其河床有的用混凝±诱铸而成， 有的用石头、鶴卵石铺垫，此法虽可减少河水及±壤中的污染物渗入河体，但混凝±、石头 W及鶴卵石无吸附污染物的能力、也不适宜于生物生长，削弱了水体的自净能力。大量污水 涌向外河，加剧了水资源的污染，增加了饮用水的治污成本。而引水冲污等方式更是花费巨 大，成本高昂，且不能从根本上解决内河污染问题。 近年来，W生物电化学为理论基础的微生物燃料电池得到国内外研究者的热切关 注。该技术具有净化污水并获取生物电能的双重功能，该是污水污泥治理技术理念的重大 革新，必将赢取更多关注。微生物燃料电池是利用厌氧或兼性微生物的催化作用，在氧化有 机物、无机物的过程中提取电子并将其转移至电极上，实现化学能向电能转化的新技术，可 W把未经处理的污水转变成干净用水和电源。 如果对内河黑臭底泥采取变废为宝的措施，W添加有益微生物菌群的黑臭底泥为 底物的燃料电池将具有十分重要的实际意义和可行性。一是内河水质改善；二是内河的底 泥黑臭问题得W解决；=是微生物燃料电池产电能力方面具有很大的提升空间，待技术成 熟，其产生的电量可用于城市供电，缓解城市用电紧张等问题。因此W黑臭底泥为底物的生 物燃料电池是一项"一举=得"的技术手段。生物燃料电池自身潜在的优点使人们对它的 发展前景看好，如果能充分利用内河黑臭底泥，将大大缓解内河污染带来的城市发展问题， 带来巨大的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的受污染水体中黑臭污泥未得到有效处置，提供一种 受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法。通过在黑臭污泥中添加有益菌群构建沉积型微 生物燃料电池，使得黑臭底泥变废为宝，具有产电的前景，具备巨大的经济效益。[000引为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： ；W黑臭底泥、EM菌作为阳极底物，W河水或抑=7的磯酸盐缓冲液作为阴极电解液，石墨板或碳纤维布作为电极材料；外电路由 铜导线和可变电阻连接而成；构建沉积型微生物燃料电池。阳极微生物菌群在吸附降解黑 臭底泥中的有机物和臭味物质的同时产生电子，电子通过导线传输到阴极，阴极中的溶解 氧接受电子产生水；EM菌的作用是对黑臭底泥进行除臭化及降解底泥中的有机物。 所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法：在黑臭底泥中添加EM菌，EM菌 投入后与底泥充分混合，EM菌的投加量为阳极底物体积的0. 5% ~ 2. 5%。 所述的EM菌为EM菌原液。 阳极底物与阴极电解液的体积比为1:1 ~ 2:1。 阴极石墨极板悬浮于阴极电解液与空气交界面处。 所述的外电路电阻为300Q- 1000Q。 所述的沉积型微生物燃料电池：外电阻为500Q时，在外电路的电压降到50mV 时，完成阳极黑臭底泥的处理，同时完成一个产电周期。 石墨电极可用碳布进行替换。 该微生物燃料电池的工作原理为阳极微生物菌群在吸附降解黑臭底泥中的有机 物和臭味物质的同时产生电子，电子通过导线传输到阴极。具体反应式为： 阴极；6〇2+24e-+24H+- 12H20 ; 阳极；CeHi2〇6+6H2〇 - 6C〇2+24e-+24H+; 所述的石墨电极与铜导线之间通过铁丝穿孔连接，阳极极板埋入黑臭底泥中，阴极极 板悬浮于阴极液与空气交界处。本专利技术中所设及的EM菌除去对底泥进行除臭的作用外，还 可W与产电菌共同作用降解黑臭底泥中的有机物。EM菌作为一种复合微生物制剂，含有10 个属80多种微生物，通过发酵合成，复合发酵使废弃污物、污泥中可生物降解的有机物和 臭味物质等基本消除。 本专利技术的有益效果在于： 1) 本专利技术在实现黑臭污泥中有机物去除与除臭的同时进行产电，具有成本低廉、过程 环保、反应条件温和易实现等特点，克服了原有对内河治理"治标不治本"且成本高的缺 陷； 2) 本专利技术构建的微生物燃料电池将黑臭底泥中化学能转化为电能，产电能力方面具有 很大的提升空间，待技术成熟，其产生的电量可用于城市供电，缓解城市用电紧张等问题。【附图说明】[001引图1是本专利技术的沉积型微生物燃料电池结构示意图；其中，1、河水或抑=7的磯酸 盐缓冲液；2、阳极底物；3、阴极极板；4、阳极极板；5、外电阻；6、电表及数字采集装置；7、 燃料电池反应器； 图2为微生物燃料电池运行时的极化曲线图。【具体实施方式】 本专利技术用下列实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于下列实 施例。 实施例1 构建沉积型微生物燃料电池：如图1所示，试验组，阳极为取自福州市某内河的黑臭底 泥800mU加入EM菌原液4mU充分混合后，埋入石墨板作为阳极极板，静置待污泥沉淀后缓 缓倒入抑=7的磯酸盐缓冲液800mU待液面平稳将阴极极板悬浮于水面与空气交界面。其 中磯酸盐缓冲液作为阴极电解液，石墨板规格为lOOmmX100mm，石墨板与导线用铁丝相连， 试验在室温中进行。对照组阳极中不添加EM菌，其他试验条件与试验组完全相同。 经过短短3天运行后，试验结果如下所示： 表1【主权项】1. ，其特征在于：以黑臭底泥、EM菌作 为阳极底物，以河水或pH=7的磷酸盐缓冲液作为阴极电解液，石墨板或碳纤维布作为电极 材料；外电路由铜导线和可变电阻连接而成；构建沉积型微生物燃料电池。2. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：在 黑臭底泥中添加 EM菌，EM菌投入后与底泥充分混合，EM菌的投加量为阳极底物体积的0. 5% ~ 2. 5%〇3. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：所 述的EM菌为EM菌原液。4. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：阳 极底物与阴极电解液的体积比为I: I ~ 2:1。5. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：阴 极石墨极板悬浮于阴极电解液与空气交界面处。6. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：所 述的外电路电阻为300 Ω - 1000 Ω。7. 根据权利要求1所述的受污染水体中黑臭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，其特征在于：以黑臭底泥、EM菌作为阳极底物，以河水或pH=7的磷酸盐缓冲液作为阴极电解液，石墨板或碳纤维布作为电极材料；外电路由铜导线和可变电阻连接而成；构建沉积型微生物燃料电池。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范功端，林茹晶，辛怀佳，罗静，林茜，陈丽茹，苏昭越，江雪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35