[发明专利]一种基于阳极促进污泥厌氧消化和阴极二氧化碳还原的厌氧微生物电化学处理工艺

权利要求书

1.一种基于阳极促进污泥厌氧消化和阴极二氧化碳还原的厌氧微生物电化学处理工艺，其特征在于：阳极污泥池(17)及阴极反应池(13)分别由水浴层i(2)和水浴层ii(11)包裹；所述阳极污泥池(17)及阴极反应池(13)用质子交换膜(15)分隔开；铁电极(5)置于所述阳极污泥池(17)中并与电化学工作站(20)的对电极接口(31)连接；Ag/AgCl电极(8)置于所述阴极反应池(13)左侧并与所述电化学工作站(20)的参比电极接口(32)连接；碳电极(9)置于所述阴极反应池(13)右侧并与所述电化学工作站(20)的工作电极接口(33)连接；水浴装置(25)下方通过泵ii(27)、水浴管i(16)与所述水浴层i(2)连接；所述水浴层i(2)经由水浴管ii(3)与所述水浴层ii(11)连接；所述水浴层ii(11)由水浴管iii(10)与所述水浴装置(25)上方连接；初始污泥池(18)通过泵iii(28)、进泥管(36)经由进泥口(1)与所述阳极污泥池(17)相连；所述阳极污泥池(17)由出泥口(6)通过汲泥管(35)、泵iv(29)与污泥储存池(19)连接；电解液进水池(24)通过泵i(26)、进液管(14)经由进水口(12)与所述阴极反应池(13)连接；所述阴极反应池(13)由出水口(7)通过汲液管(34)、泵v(30)与阴极出水池(21)连接；所述阳极污泥池(17)顶部经气体导管(4)与所述阴极反应池(13)连接，所述气体导管(4)插入所述阴极反应池(13)池体底部；所述阴极反应池(13)顶部通过出气导管(22)与气体储存室(23)相连。

2.一种使用权利要求1所述的装置对城市污泥的厌氧微生物电化学处理工艺包括以下工序：

1)取污水处理厂产生的污泥或经过预处理后的污泥，在室温下静止沉淀12-48h，最佳沉淀为24h，弃去上清液，留下沉降的污泥作为阳极污泥池(17)待发酵的污泥置于初始污泥池(18)；

2)取铁片剪成2×5cm的长方形，用0.1mol/L的NaOH溶液浸泡15-25h，最佳浸泡时间为20h；用水冲洗后再用10％的HCl溶液浸泡15-25h后烘干，最佳浸泡时间为20h，用水冲洗去除表面的油垢、锈迹，真空干燥5-8h后作为铁电极(5)备用，最佳干燥时间为8h；

3)取直径为0.5-2.0cm长4.5-5.5cm的碳棒，作为优选，采用的碳棒直径为1cm，长度为5cm，用此材料作为碳电极(9)；碳棒冲去粉尘后，用4mol/L的HCl溶液浸泡15-25h，最佳浸泡时间为20h；用水冲洗后再用4mol/L的NaOH溶液浸泡15-25h后烘干备用，最佳浸泡时间为20h；

4)铁电极(5)置于阳极污泥池(17)中并与电化学工作站(20)的对电极接口(31)连接；Ag/AgCl电极(8)置于阴极反应池(13)左侧并与电化学工作站(20)的参比电极接口(32)连接；碳电极(9)置于阴极反应池(13)右侧并与电化学工作站(20)的工作电极接口(33)连接；

5)阳极污泥池(17)与阴极反应池(13)由质子交换膜(15)分隔；打开进泥口(1)，设置调整泵iii(28)速至污泥停留时间16-30天，作为优选，污泥停留时间为20天，使沉降后的污泥通过进泥管(36)、进泥口(1)进入到阳极污泥池(17)；

6)打开进水泵i(26)，使电解液进水池(24)中浓度为0.3-0.8mol/L的NaHCO₃溶液通过泵i(26)、进液管(14)、进水口(12)进入到阴极反应室(13)，通过泵i(26)的泵速使得水力停留时间调整为16-30天，作为优选NaHCO₃浓度为0.5mol/L，水力停留时间为20天；

7)打开水浴装置(25)，使得恒温进水依次通过泵ii(27)、水浴管i(16)、水浴层i(2)、水浴管ii(3)、水浴层ii(11)、出水管ii(10)，并回流至水浴装置(25)；

8)打开电化学工作站(20)，工作电势设置范围为-0.4V--1.6V，作为优选，采用工作电极电势为-1.2V；

9)在阳极污泥池(17)的气体通过气体导管(4)通入阴极反应池(13)电解液底部，阴极反应池(13)的气体通过出气导管(22)进入气体储存室(23)；

10)阳极污泥池(17)的污泥经出泥口(6)通过汲泥管(35)、泵iv(29)进入污泥储存池(19)，阴极反应池(13)的阴极电解液经出水口(7)通过汲液管(34)、泵v(30)进入阴极出水池(21)。