專利名稱：一種垃圾滲濾液的高效處理新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以低成本、穩(wěn)定且高效無污染的微生物燃料電池來處理高有機(jī)污染性垃圾滲濾液的新方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市垃圾逐年增多，垃圾處理成為亟待解決的問題。目前，衛(wèi)生填埋、高溫堆肥、熱解、焚燒等是國內(nèi)外普遍采用的垃圾處置方法，但無論何種處置方法在處置后期或處理過程中都將大量的垃圾滲濾液。滲濾液是一種水質(zhì)水量變化大、營養(yǎng)比例失調(diào)、氨氮含量高、成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，如不經(jīng)處理直接排放，將對周圍環(huán)境、土壤和地下水造成嚴(yán)重污染。目前滲濾液的處理方法主要有以下幾種(I)物化處理法如混凝沉淀、化學(xué)沉淀、吸附、膜分離等；(2)生物處理法如好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧-厭氧聯(lián)合處理、氧化塘等；(3) 土地處理法等。其中，物化處理成本較高，而生物處理雖然能高效的去除滲濾液中的有機(jī)污染物，但會產(chǎn)生大量的污泥以及釋放出大量可污染環(huán)境的氣體。另外，我國垃圾滲濾液處理研究仍處于起步階段，對處理工藝、滲濾液處理的設(shè)計及運(yùn)行參數(shù)都有還待進(jìn)一步探索，目前尚無較為完善的適合各種垃圾滲濾液、處理效率高且工藝簡單的滲濾液處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理效率高、操作簡單穩(wěn)定且適應(yīng)性較強(qiáng)的垃圾滲濾液的高效處理新方法。本發(fā)明的垃圾滲濾液的高效處理新方法，其特征在于，包括以下步驟(a)微生物燃料電池的啟動以活性污泥為接種液啟動微生物燃料電池，培養(yǎng)陽極產(chǎn)電菌株，啟動微生物燃料電池，所述的微生物燃料電池為單室微生物燃料電池，以陽離子交換膜與碳布直接熱壓在一起作為陰極電極，以空氣作為陰極；(b)微生物燃料電池的馴化電池啟動成功后，將活性污泥分次逐步替換成垃圾滲濾液，對陽極產(chǎn)電微生物就行馴化培養(yǎng)，直至馴化完畢；(C)微生物燃料電池的運(yùn)行菌株馴化完畢后，采用間歇式或連續(xù)流方式將垃圾將滲濾液載入微生物燃料電池中，讓微生物燃料電池處理垃圾滲濾液，并監(jiān)測輸出電壓變化和有機(jī)物濃度在電池中變化情況。所述的步驟(a)的微生物燃料電池的啟動，其啟動期間的微生物燃料電池的運(yùn)行溫度為30±1°C，外接電阻1000 Ω。步驟(2)所述的將活性污泥分次逐步替換成垃圾滲濾液，其活性污泥替換成垃圾滲濾液的比例依次為陽極液體積的1/3、1/2、1。當(dāng)更換不同垃圾滲濾液時，電池輸出電壓在短時間內(nèi)可迅速回復(fù)至換液前最高輸出且掃描電鏡檢測到陽極生物膜已成型，說明電池馴化完畢。
本發(fā)明采用單室微生物燃料電池結(jié)構(gòu)，以陽離子交換膜與碳布直接熱壓在一起作為陰極電極，制作成本低，以空氣作為陰極，節(jié)省陰極液的損耗，運(yùn)行成本低，再以活性污泥作為接種液啟動微生物燃料電池，由于活性污泥中菌體繁多，可以獲得更多的高效產(chǎn)電菌株，活性污泥本身成份復(fù)雜，其培養(yǎng)的高效產(chǎn)電菌株更易于適應(yīng)垃圾滲濾液組份，將活性污泥分次逐步替換垃圾滲濾液，可以減輕垃圾滲濾液組份對產(chǎn)電菌株的沖擊，有利于適應(yīng)于垃圾滲濾液成分產(chǎn)電菌株的馴化培養(yǎng)，馴化培養(yǎng)可以獲得大量適應(yīng)于滲濾液組分的產(chǎn)電菌株，電池具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，且電池可獲得穩(wěn)定的電壓輸出同時滲濾液中有機(jī)污染物得到有效處理，馴化完畢的微生物燃料電池能夠有效的處理垃圾滲濾液，采用間歇式進(jìn)樣，垃圾滲濾液在電池中運(yùn)行10天后有機(jī)污染物被大量分解，如其中BOD去除率可約達(dá)98. 0%、氨氮去除率可約達(dá)89. 1%。由此可見，利用本發(fā)明的方法處理垃圾滲濾液，微生物燃料電池的制作和運(yùn)行成本均較低、輸出電壓和有機(jī)物去除效果高效穩(wěn)定、操作簡單且無二次污染。


圖I是本發(fā)明的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明中微生物燃料電池啟動及馴化過程中輸出電壓變化；圖3本發(fā)明中微生物燃料電池啟動及馴化過程中電池性能；圖4本發(fā)明微生物燃料電池中有機(jī)污染物B0D、氨氮的去除率。
具體實(shí)施例方式以下是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。實(shí)施例I :一種垃圾滲濾液的高效處理新方法，該方法所采用的微生物燃料電池如圖I所示，主要由陽極室、陽極電極、陽極微生物、陰極電極和外電路組成，其陰極電極是將陽離子交換膜與碳布直接熱壓在一起作為陰極電極，以空氣作為陰極；其工作原理為(I)廢水中的有機(jī)物污染物于陽極室在微生物作用下被氧化，產(chǎn)生電子、質(zhì)子及代謝產(chǎn)物；(2)產(chǎn)生的電子從微生物細(xì)胞傳遞至陽極表面，使電極還原；(3)電子經(jīng)由外電路到達(dá)陰極；(4)產(chǎn)生的質(zhì)子從陽極室擴(kuò)散到達(dá)陰極表面；(5)在陰極電極，空氣中的氧氣與陽極傳遞來的質(zhì)子和電子于陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)，氧化態(tài)物質(zhì)被還原。利用該微生物燃料電池處理垃圾滲濾液的步驟如下I)以經(jīng)MFCs馴化后的活性污泥為陽極液接種啟動微生物燃料電池，電池運(yùn)行溫度為(30+1) °C，外接電阻為1000 Ω，培養(yǎng)陽極產(chǎn)電菌株。電池在啟動約12h后，可以達(dá)到 270+50mV的穩(wěn)定輸出電壓，電池啟動完成；2)電池啟動完成后，將陽極液中1/3的活性污泥更換成垃圾滲濾液，由于受滲濾液中重金屬、氨氮等組分影響，反應(yīng)器陽極中的微生物活性降低，在換液初期電池的輸出電壓迅速降低，然經(jīng)6h后逐漸恢復(fù)至250+50mV，見圖2和圖3。隨后，依次將1/2和I的陽極液更換成垃圾滲濾液，增大陽極液中垃圾滲濾液成分以進(jìn)一步馴化陽極產(chǎn)電菌株，從而獲得適應(yīng)垃圾滲濾液組分的高效產(chǎn)電菌株，啟動和馴化過程的電池性能見圖2和圖3。經(jīng)過初步馴化后，陽極產(chǎn)電微生物已可耐受垃圾滲濾液成分，垃圾滲濾液組分的增加對輸出電壓的影響不顯著，且電池性能也較穩(wěn)定，電池內(nèi)阻維持在150Ω左右。馴化約IOd后，通過掃描電鏡觀察到陽極電極上已形成一層厚厚的生物膜且電池輸出電壓穩(wěn)定，電池的陽極微生物馴化完畢；3)電池馴化完畢后，將pH、BOD濃度、氨氮濃度分別為7. 0、7600mg/L、260mg/L的垃圾滲濾液以間歇進(jìn)樣的方式加入馴化好的微生物燃料電池中，電池輸出電壓由換液瞬間的132. 2mV在6h內(nèi)上升到300. OmV,且在未來的6d中一直穩(wěn)定于300+10mV。另外，電池運(yùn)行6、8、10、12d后，滲濾液中BOD去除率可分別達(dá)88. 8%,94. 6%,98. 0%^P 98. 7%，氨氮去除率可分別達(dá)81. 7%、86. 5%、89. 1%和89.7%，見圖4。
權(quán)利要求
1.一種垃圾滲濾液的高效處理新方法，其特征在于，包括以下步驟(a)微生物燃料電池的啟動以活性污泥為接種液啟動微生物燃料電池，培養(yǎng)陽極產(chǎn)電菌株，啟動微生物燃料電池，所述的微生物燃料電池為單室微生物燃料電池，以陽離子交換膜與碳布直接熱壓在一起作為陰極電極，以空氣作為陰極；(b)微生物燃料電池的馴化電池啟動成功后，將活性污泥分次逐步替換成垃圾滲濾液，對陽極產(chǎn)電微生物就行馴化培養(yǎng)，直至馴化完畢；(C)微生物燃料電池的運(yùn)行菌株馴化完畢后，采用間歇式或連續(xù)流方式將垃圾將滲濾液載入微生物燃料電池中，讓微生物燃料電池處理垃圾滲濾液，并監(jiān)測輸出電壓變化和有機(jī)物濃度在電池中變化情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垃圾滲濾液的高效處理新方法，其特征在于，所述的步驟(a) 的微生物燃料電池的啟動，其啟動期間的微生物燃料電池的運(yùn)行溫度為30 ± I °C，外接電阻 1000 Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垃圾滲濾液的高效處理新方法，其特征在于，步驟(2)所述的將活性污泥分次逐步替換成垃圾滲濾液，其活性污泥替換成垃圾滲濾液的比例依次為陽極液體積的1/3、1/2、I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾滲濾液的高效處理新方法。它包括微生物燃料電池的啟動以活性污泥為接種液啟動微生物燃料電池，培養(yǎng)陽極產(chǎn)電菌株，啟動微生物燃料電池，所述的微生物燃料電池為單室微生物燃料電池，以陽離子交換膜與碳布直接熱壓在一起作為陰極電極，以空氣作為陰極；微生物燃料電池的馴化電池啟動成功后，將活性污泥分次逐步替換成垃圾滲濾液，對陽極產(chǎn)電微生物就行馴化培養(yǎng)，直至馴化完畢；微生物燃料電池的運(yùn)行菌株馴化完畢后，采用間歇式或連續(xù)流方式將垃圾將滲濾液載入微生物燃料電池中，讓微生物燃料電池處理垃圾滲濾液，并監(jiān)測輸出電壓變化和有機(jī)物濃度在電池中變化情況。本發(fā)明的方法處理效率高、操作簡單穩(wěn)定且適應(yīng)性較強(qiáng)。
文檔編號C02F3/34GK102583768SQ201210005430
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者熊祖鴻, 袁浩然, 鄧麗芳, 郭華芳, 陳勇 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所