[发明专利]厌氧发酵与微生物电解池耦合实现剩余污泥产氢的方法

摘要

本发明公开一种厌氧发酵与微生物电解池耦合实现剩余污泥产氢的方法，包括：S1、在20～25℃下，以剩余污泥为接种物，利用双室微生物燃料电池富集阳极产电菌，当微生物燃料电池的外电阻电压值趋于稳定，且至少重现三个周期时，阳极微生物富集完成；S2、将剩余污泥在35℃、振荡条件下厌氧发酵7天，得到中温厌氧发酵预处理的剩余污泥；S3、在20～25℃下，外加电压0.5～0.9V，以预处理剩余污泥为底物运行单室微生物电解池，实现剩余污泥产氢。本发明利用剩余污泥厌氧发酵的产物，如挥发性脂肪酸、碳水化合物、蛋白质等，结合微生物电解技术使发酵上清液中小分子有机物产氢，实现了发酵末端产物的再利用。

主权项

1.一种厌氧发酵与微生物电解池耦合实现剩余污泥产氢的方法，其特征在于包括如下步骤：S1、在20~25℃下，以剩余污泥为接种物，利用双室微生物燃料电池富集阳极产电菌，当微生物燃料电池的外电阻电压值趋于稳定，且至少重现三个周期时，阳极富集完成；S2、在35℃下，将剩余污泥进行厌氧发酵，得到中温厌氧发酵预处理的剩余污泥；S3、在20~25℃下，以S2中预处理的剩余污泥为底物运行单室微生物电解池，实现剩余污泥产氢；上述步骤中：S1中双室微生物燃料电池富集阳极产电菌的过程为：将浓度为3.1～6.4g/L的剩余污泥接种物与溶液A混合得到混合液B，混合液B加入双室微生物燃料电池阳极室，将溶液C加入双室微生物燃料电池阴极室；在20～25℃下进行试验，记录外电阻的电压值，当最大电压趋于稳定时，更换混合液B和溶液C，如果最大电压至少重现三个周期，则阳极富集完成；其中，溶液A成分为每升去离子水：NaAc 1.5g、KH₂PO₄ 2.4145g、K₂HPO₄·3H₂O 7.3539g、NH₄Cl 0.31g、KCl 0.13g；溶液C成分为每升去离子水：KH₂PO₄ 2.4145g、K₂HPO₄·3H₂O 7.3539g、KCl 0.13g；S2中剩余污泥厌氧发酵预处理的过程为：将剩余污泥置于设有排气管的密闭容器内，通入高纯氮气，曝气10min以去除残留的氧气；然后置于恒温振荡器上，在35℃、100r/min振荡条件下厌氧发酵7天，得到混合液D，完成剩余污泥的中温厌氧发酵预处理；S3中以中温厌氧发酵预处理的剩余污泥为底物运行单室微生物电解池实现产氢的过程为：将S1中富集完成的阳极转移至单室微生物电解池阳极，阴极为载铂碳布，取适量混合液D，加入KH₂PO₄、K₂HPO₄·3H₂O、NH₄Cl和KCl，各自终浓度分别为：KH₂PO₄ 2.4145 g/L、K₂HPO₄·3H₂O 7.3539 g/L、NH₄Cl 0.31 g/L、KCl 0.13g/L，溶解后的混合液加入单室微生物电解池，再加入3.6mL的微量元素溶液E和1.5mL的维生素溶液F；向反应器通入高纯氮气，曝气10min以去除残留的氧气；两极间串联10Ω电阻和0.5～0.9V的直流稳压电源，完成产氢；其中，微量元素溶液E成分为每升去离子水：三乙酸 1.5g、MgSO₄·7H₂O 3.0g、MnSO₄·2H₂O 0.5g、NaCl 1.0g、FeSO₄·7H₂O 0.1g、CoCl₂ 0.1g、CaCl₂·2H₂O 0.1g、ZnSO₄ 0.1g、CuSO₄·5H₂O 0.01g、AlK（SO₄）₂ 0.01g、H₃BO₃ 0.01g、Na₂MoO₄ 0.025g、NiCl·6H₂O 0.024g；维生素溶液F成分为每升去离子水：生物素2mg、叶酸2mg、维生素B₆ 10mg、维生素B₁ 5mg、维生素B₂ 5mg、烟酸5mg、泛酸钙5mg、维生素B₁₂ 0.1mg、4‑氨基苯甲酸5mg、硫辛酸5mg。