[发明专利]微生物燃料电池回收废水中硫的方法

说明书

本发明提供的是利用微生物燃料电池回收废水中硫的方法，具体是：构建双室型脱硫微生物燃料电池；将含氮硫污水泵入微生物燃料电池的阳极室，主要通过自发电化学作用将硫化物氧化成硫单质覆盖于阳极表面，从而实现硫回收，并将硫化物氧化所产生的电子通过外电路传递到阴极以实现电能回收；阳极室出水进入阴极室后，在微生物的催化作用下以氧作为电子受体氧化外电路传递过来的电子，同时将废水中的氨氮氧化成硝态氮，为之后的反硝化脱氮做准备。本发明通过微生物燃料电池从含硫废水中回收了硫和能量。

技术领域

本发明涉及污水生物除硫技术领域，尤其涉及一种利用微生物燃料电池回收废水中硫的方法。

背景技术

含硫有机废水厌氧消化液中含有大量硫化物需有效去除，目前生物除硫技术是解决污水硫污染最经济有效的方法，但传统生物除硫技术在处理污水时，不能回收硫污染物所蕴含的能量。

近年来开发的微生物燃料电池在去除污染物的同时可回收电能，例如参见文献1(Rabaey K,Van de Sompel K,Maignien L,et al.Microbial fuel cells for sulfideremoval.Environmental science&technology,2006,40(17):5218-5224.)。该技术可在去除污水中硫污染物的同时回收电能，有效解决传统生物除硫技术不能回收硫污染物所蕴含能量的缺点，是治理含硫污水并回收电能的新型污水处理技术。但利用微生物燃料电池去除污水中硫化物的过程中可能产生硫酸盐，存在潜在的二次污染。另外含硫化物废水中通常含有大量的氨氮，处理硫化物污染的同时还需为后续生物脱氮处理做准备。

国内外废水除硫技术的发展趋势是：以生物技术为主流，在去除硫污染时尽量回收硫资源和能量，同时考虑同步去除废水中的其它污染物(如氨氮)或为去除废水中的其它污染物做准备。但目前尚未见利用微生物燃料电池回收硫并完成氮氨硝化过程的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：一是传统的生物脱硫技术不能回收硫污染物所含有的能量；二是含硫废水(如厌氧消化液等)还含有大量的氨氮需去除，因此除硫的同时还需为后续的反硝化脱氮做准备(即完成氨氮的硝化)。针对这两个问题，提供一种微生物燃料电池去除硫化物污染以回收硫，并将废水中的氨氮硝化的方法。该方法以硫化物作为阳极电子供体，以溶解氧作为阴极电子受体。利用微生物燃料电池阳极实现硫回收，并在阴极完成氨氮的硝化过程，为后继的反硝化脱氮做准备；同时回收电能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的微生物燃料电池回收废水中硫的方法，是在微生物燃料电池的阳极回收废水中的硫，在阴极完成废水中氨氮的硝化过程，该方法是：

1)构建双室型微生物燃料电池，形成污水除硫系统；

2)将含硫化物和氨氮的污水泵入微生物燃料电池的阳极室，硫化物在阳极室主要通过自发电化学作用被氧化成硫单质附着于阳极表面，从而去除硫污染，氧化过程中产生的电子经过外电路传递给阴极；

3)微生物燃料电池的阳极室出水进入阴极室，在阴极室内进行曝气充氧，在微生物的催化作用下以氧作为电子受体氧化外电路传递过来的电子，同时将污水中的氨氮氧化成硝态氮；

4)经微生物燃料电池阴极室排出的上清液即为已有效去除硫污染并经过硝化过程的处理水，为后续反硝化脱氮做准备；

5)电子由阳极通过外电路传递到阴极时在外电路产生电流，从而实现电能的回收；

6)定期取出阳极材料，以碱液或有机溶剂浸泡以回收硫。

本发明采用以下方法构建双室型微生物燃料电池：该微生物燃料电池由阳极室和阴极室构成，阳极室和阴极室为半圆柱体结构，阳极室和阴极室之间以质子交换膜进行分隔，阳极室和阴极室内填充石墨纤维丝作为电极。