用電器3，厭氧堆肥室I位于中心，是由內(nèi)殼1-1圍繞的空間形成，電化學(xué)極室2是由外殼2-1與內(nèi)殼1-1之間的空間形成；厭氧堆肥室I的內(nèi)殼1-1的側(cè)壁為質(zhì)子交換膜，在厭氧堆肥室I中設(shè)置第一石墨刷電極1-2作為輔助厭氧堆肥電極，在厭氧堆肥室I中存在電化學(xué)活性菌，還設(shè)置有參比電極1-3和測(cè)溫探頭1-4，在厭氧堆肥室I的頂部設(shè)有集氣口 1-5 ;電化學(xué)極室2內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)第二石墨刷電極2-2作為電化學(xué)電極，在電化學(xué)極室2內(nèi)添加由K3 [Fe (CN)6]與KH2PO^混合而成的電極液2-3 ;厭氧堆肥室中的第一石墨刷電極1-2與電化學(xué)極室內(nèi)的第二石墨刷電極2-2用銅導(dǎo)線連接成閉合回路，該回路中設(shè)外接貯電或用電器3。
[0025]參比電極同反應(yīng)器的陽極和陰極共同連接至電壓采集器中，用來監(jiān)視電化學(xué)產(chǎn)能情況。
[0026]本裝置的啟動(dòng)過程如下:
[0027]一、將剩余污泥與脫水污泥置于自然條件下，待溫度升至室溫后，將剩余污泥、脫水污泥一起投入?yún)捬醵逊适襂中進(jìn)行接種，剩余污泥與脫水污泥的體積比為1:1，厭氧堆肥室I排除空氣后密封，以確保厭氧環(huán)境，電化學(xué)極室內(nèi)加入鐵氰化鉀化學(xué)電極液，鐵氰化鉀化學(xué)電極液是按濃度為lOOmmol/L的K3[Fe (CN)6]和濃度為200mmol/L的KH2PO4E制而成的，培養(yǎng)3天；
[0028]二、將厭氧堆肥室內(nèi)底物清除掉，重新加入剩余污泥與脫水污泥的混合物，其中剩余污泥與脫水污泥的體積比為1:3 ;排除空氣后密封，以確保厭氧環(huán)境，電化學(xué)極室內(nèi)重新加入新鮮的鐵氰化鉀化學(xué)電極液，電極液的濃度與步驟一的電極液相同，培養(yǎng)3天；
[0029]三、將厭氧堆肥室內(nèi)底物清除掉，重新加入剩余污泥與脫水污泥的混合物，其中剩余污泥與脫水污泥的體積比為1:5 ;排除空氣后密封，以確保厭氧環(huán)境，電化學(xué)極室內(nèi)加入新鮮的鐵氰化鉀化學(xué)電極液，鐵氰化鉀化學(xué)電極液濃度與步驟一的電極液相同，培養(yǎng)至電壓采集器的電勢(shì)變化量小于5 %，S卩電勢(shì)穩(wěn)定，此時(shí)視為生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置啟動(dòng)成功。厭氧堆肥室I中存在的電化學(xué)活性菌可以為Proteobacteria, Chloroflexi, Chlorobi, Planctomycetes 或 Deferribacteres 等，本實(shí)施例米用的是 Proteobacteria。本實(shí)施例的提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置的使用方法如下:
[0030]將脫水污泥投入啟動(dòng)好的厭氧堆肥裝置中，排除空氣后密封；電化學(xué)極室2內(nèi)投加鐵氰化鉀化學(xué)電極液，該鐵氰化鉀化學(xué)電極液是按K3 [Fe (CN)6]濃度為100mmol/L、KH2P04濃度為200mmol/L配制而成的；培養(yǎng)35天后，完成厭氧堆肥過程。
[0031]通過以脫水污泥為堆肥原料、鐵氰化鉀為電化學(xué)電解液的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)，對(duì)比相同條件下的厭氧堆肥系統(tǒng)，該反應(yīng)器的構(gòu)型同生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)反應(yīng)器中厭氧堆肥室I的構(gòu)型一致，但無石墨電刷、參比電極1-3和外側(cè)的電化學(xué)極室2等一切與產(chǎn)電相關(guān)的裝置。該反應(yīng)器外壁亦由有機(jī)玻璃制成，將該系統(tǒng)與生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)同時(shí)投加同樣的污泥，待生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)啟動(dòng)完成后，同時(shí)投加等量同質(zhì)的脫水污泥，排除空氣后迅速密封，進(jìn)行污泥降解及產(chǎn)電性能的研宄。兩反應(yīng)器在相同的環(huán)境條件下運(yùn)行，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。
[0032]35天后生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)中污泥TOC去除率可達(dá)到23.6%，高于普通厭氧堆肥系統(tǒng)中污泥TOC去除率(19.3% )，通過模糊評(píng)價(jià)方法，對(duì)比兩系統(tǒng)堆肥產(chǎn)物的腐熟度，結(jié)果表明生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)的一級(jí)腐熟隸屬度為0.64，厭氧堆肥系統(tǒng)的一級(jí)腐熟隸屬度為0.46，證明生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)可以提高脫水污泥的厭氧堆肥腐熟度。
[0033]實(shí)施例2
[0034]按與實(shí)施例1相同的方法啟動(dòng)提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置，然后按以下方法運(yùn)行:
[0035]將脫水污泥投入啟動(dòng)好的厭氧堆肥裝置中，排除空氣后密封；電化學(xué)極室2內(nèi)投加鐵氰化鉀化學(xué)電極液，該鐵氰化鉀化學(xué)電極液是按K3 [Fe (CN)6]濃度為120mmol/L、KH2P04濃度為240mmol/L配制而成的；培養(yǎng)40天后，完成厭氧堆肥過程。
[0036]本實(shí)施例的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)中污泥TOC去除率達(dá)到26%，生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥系統(tǒng)的一級(jí)腐熟隸屬度為0.68。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置，其特征在于該裝置包括厭氧堆肥室(1)、電化學(xué)極室⑵和貯電或用電器(3)，厭氧堆肥室⑴位于中心，是由內(nèi)殼(1-1)圍繞的空間形成，電化學(xué)極室(2)是由外殼(2-1)與內(nèi)殼(1-1)之間的空間形成；厭氧堆肥室(I)的內(nèi)殼(1-1)的側(cè)壁為質(zhì)子交換膜，在厭氧堆肥室(I)中設(shè)置第一石墨刷電極(1-2)作為輔助厭氧堆肥電極，第一石墨刷電極(1-2)上附著電化學(xué)活性菌，在厭氧堆肥室(I)中還設(shè)置有參比電極(1-3)和測(cè)溫探頭(1-4)，在厭氧堆肥室(I)的頂部設(shè)有集氣口(1-5);電化學(xué)極室(2)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)第二石墨刷電極(2-2)作為電化學(xué)電極，在電化學(xué)極室⑵內(nèi)添加SK3[Fe (CN)6]與KH2PO^混合而成的電極液(2_3);厭氧堆肥室中的第一石墨刷電極(1-2)與電化學(xué)極室內(nèi)的第二石墨刷電極(2-2)用銅導(dǎo)線連接成閉合回路，該回路中設(shè)外接貯電或用電器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置，其特征在于所述的第二石墨刷電極(2-2)可設(shè)置2?5支，并聯(lián)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置，其特征在于在外殼(2-1)外部圍繞固定加熱電纜(4)、并放置在保溫箱(5)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置，其特征在于電化學(xué)極室內(nèi)KJFe(CN)6]的濃度為100?1000mM/L，KH2PO4濃度200?2000mM/Lo
5.權(quán)利要求1所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置的啟動(dòng)方法，其特征在于該方按以下步驟進(jìn)行:將剩余污泥、脫水污泥置于自然條件下升至室溫后，將剩余污泥、脫水污泥一起投入?yún)捬醵逊适?I)中進(jìn)行接種，剩余污泥與脫水污泥的體積比為1:1，再將厭氧堆肥室(I)排除空氣后密封，以確保厭氧環(huán)境；向電化學(xué)極室內(nèi)加入鐵氰化鉀化學(xué)電極液，鐵氰化鉀化學(xué)電極液是按濃度為100?lOOOmmol/L的KjFe(CN)6]和濃度為200?2000mmol/L的KH2PO4配制而成的；每培養(yǎng)3?5天，用新的電極液更換電化學(xué)極室內(nèi)的電極液，用新的剩余污泥與脫水污泥的混合物更換厭氧堆肥室(I)中的底物，每次更換時(shí)逐漸提高電極液的濃度及混合物中脫水污泥的比例，培養(yǎng)至電壓采集器的電勢(shì)變化量小于5 %，即電勢(shì)穩(wěn)定，此時(shí)完成電化學(xué)活性菌的富集過程，視為生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置啟動(dòng)成功。
6.權(quán)利要求1所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置的運(yùn)行方法，其特征在于該方法如下:將脫水污泥投入啟動(dòng)好的厭氧堆肥裝置中，將厭氧堆肥室(I)排除空氣后密封；電化學(xué)極室⑵內(nèi)投加鐵氰化鉀化學(xué)電極液，該鐵氰化鉀化學(xué)電極液是按K3 [Fe (CN)6]濃度為100?1000mmol/L、KH2P04濃度為200?2000mmol/L配制而成的；培養(yǎng)35?40天后，完成厭氧堆肥過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置的運(yùn)行方法，其特征在于培養(yǎng)時(shí)保持厭氧堆肥裝置的溫度為30?45°C。
【專利摘要】一種提高脫水污泥腐熟度的生物電化學(xué)輔助厭氧堆肥裝置及其啟動(dòng)運(yùn)行方法，本發(fā)明涉及厭氧堆肥裝置。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的厭氧堆肥法的堆肥進(jìn)度慢，周期長(zhǎng)，腐熟效果差的技術(shù)問題。該裝置包括厭氧堆肥室、電化學(xué)極室和貯電或用電器，厭氧堆肥室位于反應(yīng)器中心，由內(nèi)殼圍繞的空間形成，其中設(shè)置第一石墨刷電極，內(nèi)殼的側(cè)壁為質(zhì)子交換膜，電化學(xué)極室是由反應(yīng)器的外殼與內(nèi)殼之間的空間形成，其中設(shè)置第二石墨刷電極，在電化學(xué)極室內(nèi)添加電極液；第一石墨刷電極與第二石墨刷電極用銅導(dǎo)線連接成閉合回路。該裝置以脫水污泥為堆肥原料，35～40天腐熟，腐熟度比現(xiàn)有的堆肥方法提高28％～30％，本裝置可用于厭氧堆肥。
【IPC分類】C05F17-02, C05F7-00
【公開號(hào)】CN104671863
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510058238
【發(fā)明人】趙慶良, 于航, 姜珺秋, 王琨, 張?jiān)其? 丁晶
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日