[发明专利]一种垃圾渗滤液的处理方法和微生物电解电池

说明书

技术领域

本发明属于生物电化学、环境和生物能源的交叉领域，具体涉及一种垃圾渗滤液的处理方法。

背景技术

城市垃圾渗滤液是一种较难处理的高浓度废水，水中污染物成分及结构复杂且生物难以直接降解，部分废水中含有较高的盐分。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成份复杂、污染性很强的有机废水，对地表水、地下水均会产生严重的污染，其对地下水、土壤和生态产生的污染和影响，往往延续的时间很长，少则几年，多则几十年甚至几百年，人工处理和修复将要付出高昂的代价，而且往往是不可行的。因此,妥善处理垃圾渗滤液是防止二次污染最重要的措施。

国内外关于渗滤液的处理方法主要包括以下几种:a.物化处理法，如混凝沉淀、化学沉淀、吸附、膜分离等；b.生物处理法，如好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧-厌氧联合处理、氧化塘等；c.土地处理法。

针对生物处理法，国内外研究者对垃圾渗滤液的生物降解已开展了大量研究工作，其中较多的是利用活性污泥法、生物膜或厌氧生物滤池等来降解处理垃圾渗滤液。生物法中好氧生物处理工艺效果好，但需要大规模的曝气，基建费用及运行管理费用高。厌氧生物处理工艺虽可节约占地面积以及动力消耗，但易受环境条件以及干扰物质影响，处理效果会随温度下降以及年限的延长而变差。故现一般采用厌氧-好氧处理相结合的工艺，该工艺虽然处理效率高，但工艺较复杂，且没有考虑到废水中有机物的利用问题。

微生物电解池(microbial electrolysis cell，MEC)是生长在MEC阳极表面的产电微生物，主要是产电细菌，氧化有机物产生电子、质子和CO₂，电子被阳极收集后通过外电路到达阴极，在那里与质子结合产生氢气。当以醋酸钠作为底物时，其电极反应如下式所示：

阳极反应：

阴极反应：2H⁺+2e^-→H₂

总反应：

微生物电解池是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和产生能源的新技术，可以在对污水进行生物处理的同时获得不同形式的能源，作为污水处理的新工艺，引起了广泛的关注。MEC技术不仅克服了传统废水生物处理过程的缺点，而且回收的能源可以降低污水处理的成本。在能源、环境和水资源等问题日趋严重的今天，MEC可以实现减少污染物的排放和对化石类燃料依赖及污水再生利用三大目标，达到经济和环境的双赢，这为垃圾渗滤液的资源化处理提供了新思路，但是目前仍无有效的利用该方法来处理垃圾渗透液的装置和处理方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种垃圾渗滤液的处理方法，该方法简单、易于实施、成本低且效率高。

本发明提供一种垃圾渗滤液的处理方法，步骤如下：

(1)将垃圾渗滤液进行厌氧发酵预处理。

该步骤可以使垃圾渗滤液中的有机污染物被厌氧微生物截留、吸附和分解，降解大分子有机物或破坏大分子有机物的长链结构，提高其可生化性，所述的厌氧预发酵为本领域技术人员熟知的一类技术，本领域技术人员可以根据需要选择合适的厌氧发酵工艺。

(2)利用微生物电解电池处理经步骤(1)发酵后的沼液。

优选的，所述的步骤(1)中pH控制在中性，发酵温度30～40℃。更优选的，可以以搅拌速率15～25r/s对体系进行搅拌。

优选的，所述步骤(1)中利用甲醇、硝酸铵等调整发酵液相的碳氮比20～30:1。

优选的，所述微生物电解电池阳极(12)的导电材料为碳布，碳纸，石墨毡，石墨颗粒和石墨刷；阴极(2)的导电材料为碳毡阴极、钛阴极筒。

优选的，所述步骤(2)中微生物电解电池包括外筒、内筒和阴极，所述外筒和内筒之间填充有富集有产电细菌的阴极。

本发明还提供了一种垃圾渗透液的微生物电解电池，包括阴极、阳极、外筒、内筒、进水口和出水口，其特征在于，所述外筒、内筒和阴极由外至内依次同轴布置，所述进水口设置于外筒的底端，所述出水口设置于所述处理装置的上端。

优选的，所述内筒和外筒之间填充有含有产电细菌的电解液。

优选的，所述阳极的导电材料为碳布，碳纸，石墨毡，石墨颗粒和/或石墨刷；所述阴极的导电材料为碳毡阴极和/或钛阴极筒。