[发明专利]基于生物阴极微生物电化学处理禽畜养殖废水的方法

说明书

本发明微生物电化学技术因其处理成本低、污水能量回收及原位利用，以及促使污染物定向转化等优势，作为新型水处理工艺广受关注。针对农村污水集中处理难度大、管理不便等问题，亟需开发处理能力强，自动化程度高，运行成本低的水处理系统。微生物电化学系统与传统的水处理技术相比，在节约能源的基础上，可实现污水能源化产生电能并可将污染物强化转化与去除，提高处理效果缩短处理时间。本发明基于生物阴极微生物电化学技术的优势，旨在开发一种适于农村使用的新型分散式污水处理的生物阴极微生物电化学系统。通过结构创新和系统优化，使系统趋于简单化、模块化，适于作为农村分散式水处理系统。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种基于生物阴极微生物电化学的农村分散式处理禽畜养殖废水的方法。

背景技术

微生物电化学系统(Microbial Electrochemical system,MES)，是一种新型的污水处理和能量回收技术，它利用产电细菌将污水中的化学能转化为电能，原理(图1)是底物在阳极发生氧化反应产生电子通过外电路传递到阴极，电子受体(氧气、硝酸盐等)在阴极得到电子被还原，同时质子从阳极迁移至阴极，发生氧还原反应，从而形成闭合回路，完成整个反应过程。下面是以乙酸盐的氧化还原分解为例，有机物在阳极室反应释放电子，而阴极发生氧还原反应，方程式为：

阳极：CH₃COO^-+4H₂O→2HCO₃^-+9H⁺+8e^-阴极：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

微生物电化学系统因其具有产生清洁能源电能、高效降解有机污染物等诸多优点，广泛应用于能源、环境生态以及污水处理等领域。另外，微生物电化学系统不仅可以降解污水中的有机底物，而且能够去除水体中的氮、磷、重金属等多种污染物，在污水处理领域具有极大应用潜力。

近年来，随着农村经济、社会的发展，规模化、集约化的畜禽养殖业迅速发展，成为农村经济的主要支柱产业。在满足城乡人民肉类需求的同时，大型农场也造成粪便和尿液的过度集中，洗涤水大量增加。畜禽养殖废水中含有大量COD、NH₄⁺-N、TP等营养物质，未经处理的禽畜养殖废水直接排入江、河、湖，其带来的一系列环境问题超过环境的自净能力，而且危及生态安全。