【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水资源化，尤其是涉及基于一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置及方法。
技术介绍
1、随着化石燃料的过度使用和温室气体(ghg)的大量排放，碳减排需求越来越高，能源成本和环境问题也推动了社会对负碳排放技术的需求。污水处理过程中的碳排放也不可忽视，利用微生物回收污水中的资源并生产高值化学品，可以一定程度缓解化石能源的消耗，并且代替了传统方法中将污水中有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程，而是将有机物转化为高值化学品，是一种有效的碳减排方法。
2、利用污水生产中链脂肪酸(mcfas，c6-c12)的碳链增长技术(ce)，因为mcfas具有高能量含量和利用价值而被广泛研究，其中辛酸(c8)的用途广泛，例如其可作为香料和食品添加剂的成分；可以作为有机溶剂用于油漆、油墨等行业；可被用作医药中间体，在合成某些药物时起到重要作用；还可被用于树脂合成、橡胶加工和冷却液等等领域。然而辛酸在传统来源中的供应量较低，且目前主要通过化学方法合成，而该方法存在一些缺点，例如可能对环境造成影响；工业生产需要高温高压条件和耗能设备，会消耗大量能源导致较高碳排放；生产过程中使用的催化剂包含有毒物质，可能造成潜在危害；依赖原料的可获得性和成本，有可能造成辛酸生产困难。微生物利用污水中的有机物生产辛酸的碳链增长技术，不仅可以解决上述问题，还可以在处理污水的同时回收资源，如何实现辛酸的高效生产以回收资源是一个需要进一步研究的重要问题。
3、带电场的生物电化学系统会影响微生物系统的活动，例如影响种间竞争和调节胞外聚合物物质(eps)
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置及方法，通过向厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器中加入电极电刺激和零价铁对微生物进行作用，有利于辛酸生产，利于反应器内微生物群落结构稳定，提高抗冲击负荷能力，减少产物辛酸的负反馈抑制，促进了反应器内辛酸转化，抑制了丙酸和戊酸生产等副反应进行，促进了辛酸生产。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，包括进水箱、进水泵、厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器、低温恒温槽、电源装置、阴极电极、阳极电极，所述厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器包括有效工作区和三相分离器，厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器的顶部设置有三相分离器，所述进水箱通过进水泵与厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部的进水口相连接，辛酸从出水口排出。
3、优选的，所述有效工作区外壁设有保温层，保温层下方的进口与上方的出口通过管路与低温恒温槽相连形成循环水路，实现循环来维持反应器温度，所述有效工作区设有多个穿过保温层的取样口，所述三相分离器可以有效分离水、气、固，所述三相分离器上方出水口处设置溢流堰，三相分离器气体分离区上部设有气体储存装置。
4、优选的，所述厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器在三相分离器位置外壁处设有回流口，通过回流泵与厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部相连接，通过反应器内发酵液回流提高反应器有效工作区上升流速，进而强化污泥微生物与发酵液的接触作用，提高污泥工作负荷。
5、优选的，所述阳极电极为钛电极、铁电极、石墨电极中的任一种，由厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部布水器中央固定并纵向贯穿整个反应器，所述阴极电极为钛电极，由厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部螺旋向上固定在有效工作区内壁，阴极电极和阳极电极从三相分离器外部向上贯穿厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器顶部，在厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器顶部设有让电极通过的开孔，并在开孔位置安装套管密封保持厌氧环境。
6、优选的，阳极电极为钛电极。
7、优选的，所述阳极电极与阴极电极通过可调节电压的电源装置相连接，通过改变电源输出电压值，来控制加载到电极上的电压变化。
8、上述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的方法，包括如下步骤：
9、s1、以污水厂二沉池剩余污泥为接种污泥，先将污水厂二沉池剩余污泥静置沉淀，沉淀出的上清液水倒出，然后将除去上清液的二沉池剩余污泥接入厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器中，使用配水开始驯化，通过检测出水中含有辛酸时，完成污泥的驯化，反应器启动成功；
10、s2、厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器的进水采用配水，将电源装置的正极与阳极相连，电源装置的负极与阴极相连，完成电极的连接；
11、s3、向厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器中加入零价铁材料1g/l，通过反应器回流作用，将零价铁与污泥充分混合，使得加入的零价铁与颗粒污泥发生交互作用；
12、s4、通过调节进水泵的转速，控制厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器的进水流量，水力停留时间为24-48h，通过调节回流泵的转速，控制反应器内液体上升流速，通过电源装置施加电压进行电刺激，厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器的出水中含有辛酸，完成电极电刺激辛酸的生产。
13、优选的，所述步骤s3中，厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器上升流速为2-3m/h，进水流量2-3ml/min，温度控制在37±0.5℃，反应体系ph值为5-5.5，电源装置施加直流电电压为0.05-0.5v，反应器高径比15：1。
14、本专利技术所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置和方法的优点和积极效果是：
15、1、本专利技术通过厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器工艺参数更易形成颗粒污泥，有利于减少产物辛酸的负反馈抑制作用。
16、2、本专利技术辛酸生产方法，促进了反应器内短链脂肪酸转化为辛酸的同时，抑制了丙酸和戊酸生产等副反应的发生，使底物更多的被用于辛酸生产，提高辛酸产率。
17、3、本专利技术辛酸生产方法所使用电极，通过外加电压电刺激和零价铁作用，提高微生物直接种间电子传递能力，进而促进辛酸生产。
18、4、通过电极施加的电刺激和零价铁作用，可以改变反应器内微生物群落结构，富集产酸优势菌群，使产酸微生物丰度提高，有利于辛酸生产，并且利于反应器内微生物群落结构稳定，提高抗冲击负荷能力。
19、5、本专利技术辛酸生产方法，通过电刺激和零价铁，提高微生物体内参与碳链增长反应生产辛酸的相关酶丰度，进而促进辛酸生产。
20、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：包括进水箱、进水泵、厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器、低温恒温槽、电源装置、阴极电极、阳极电极，所述厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器包括有效工作区和三相分离器，厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器的顶部设置有三相分离器，所述进水箱通过进水泵与厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器底部的进水口相连接，辛酸从出水口排出。
2.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：所述有效工作区外壁设有保温层，保温层下方的进口与上方的出口通过管路与低温恒温槽相连形成循环水路，实现循环来维持反应器温度，所述有效工作区设有多个穿过保温层的取样口，所述三相分离器可以有效分离水、气、固，所述三相分离器上方出水口处设置溢流堰，三相分离器气体分离区上部设有气体储存装置。
3.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：所述厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器在三相分离器位置外壁处设有回流口，通过回流泵与厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器底部相连接。
4.根据权利要求1所述的一种
5.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：所述阳极电极与阴极电极通过可调节电压的电源装置相连接，通过改变电源输出电压值，来控制加载到电极上的电压变化。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的方法，其特征在于：所述步骤S3中，厌氧EGSB膨胀颗粒污泥床反应器上升流速为2-3m/h，进水流量2-3mL/min，温度控制在37±0.5℃，反应体系pH值为5-5.5，电源装置施加直流电电压为0.05-0.5V，反应器高径比15：1。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：包括进水箱、进水泵、厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器、低温恒温槽、电源装置、阴极电极、阳极电极，所述厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器包括有效工作区和三相分离器，厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器的顶部设置有三相分离器，所述进水箱通过进水泵与厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部的进水口相连接，辛酸从出水口排出。
2.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：所述有效工作区外壁设有保温层，保温层下方的进口与上方的出口通过管路与低温恒温槽相连形成循环水路，实现循环来维持反应器温度，所述有效工作区设有多个穿过保温层的取样口，所述三相分离器可以有效分离水、气、固，所述三相分离器上方出水口处设置溢流堰，三相分离器气体分离区上部设有气体储存装置。
3.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置，其特征在于：所述厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器在三相分离器位置外壁处设有回流口，通过回流泵与厌氧egsb膨胀颗粒污泥床反应器底部相连接。
4.根据权利要求1所述的一种耦合电场和零价铁促进辛酸生产的装置...
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