一種有機(jī)廢物處理裝置及設(shè)有該裝置的厭氧消化池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種廢水厭氧消化用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 厭氧消化是指在厭氧微生物的作用下，使廢棄物中可以被生物降解的有機(jī)物通過(guò) 厭氧分解轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和其他穩(wěn)定物質(zhì)的生物化學(xué)過(guò)程。厭氧消化是處理污水污 泥、食物垃圾、農(nóng)畜廢棄物、糞尿、造酒造紙廢水和掩埋垃圾滲水等這類(lèi)有機(jī)物含量高，并從 這些廢棄物中提取甲烷的技術(shù)。
[0003] 有機(jī)物的厭氧分解過(guò)程通常分為三個(gè)階段：
[0004] -、水解階段：污水中不溶性大分子有機(jī)物，如多糖、淀粉、纖維素、烴類(lèi)(烷、烯、炔 等）水解，主要產(chǎn)物為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸，緊接著氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪水解生成氨 和胺。在此階段，有機(jī)物狀態(tài)很不穩(wěn)定，速度緩慢地轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙晃⑸锢玫男螒B(tài)，所以此 過(guò)程需要較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。
[0005] 二、酸化階段：發(fā)酵細(xì)菌將有機(jī)物水解轉(zhuǎn)化為能被甲烷菌直接利用的第1類(lèi)小分 子有機(jī)物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第2類(lèi)為不能被甲烷菌直接利用的有機(jī)物，如丙 酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厭氧消化或發(fā)酵到此結(jié)束。一般來(lái)說(shuō)，在酸化階段，pH維持 在6. 5附近，相對(duì)于消化池內(nèi)的其他階段較快。但是，由于水解階段產(chǎn)物的有毒性，使厭氧 消化內(nèi)的酸化產(chǎn)物(如單糖類(lèi)，氫氣和有機(jī)酸）的濃度升高，從而影響總體的厭氧反應(yīng)。
[0006] 三、產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷細(xì)菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基質(zhì)通過(guò)不同途徑轉(zhuǎn)化為 甲烷。因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌相對(duì)較慢的生長(zhǎng)速度，產(chǎn)甲烷階段的進(jìn)行速度也相對(duì)較慢。特別是產(chǎn) 甲烷菌容易受到毒性物質(zhì)，溫度，pH等條件的影響。如溫度方面，需要維持在35°C(中溫消 化）或55°C(高溫消化）以實(shí)現(xiàn)厭氧消化的穩(wěn)定運(yùn)行，此項(xiàng)需要投入大量資金。
[0007] 由此可見(jiàn)，較快的酸化階段和較慢的水解與產(chǎn)甲烷階段是影響厭氧消化效率的最 大原因。因此如何控制這三個(gè)階段的反應(yīng)速度，使各個(gè)階段達(dá)到平衡狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)高效率厭 氧消化的關(guān)鍵。
[0008] 在過(guò)去的三四十年間，研究者們通過(guò)熱處理、超音波處理、酸堿處理等一些預(yù)處理 方法來(lái)分解有機(jī)物的高分子物質(zhì)，以此提高水解階段的速度。同時(shí)，有一些研究者利用產(chǎn)甲 烷菌變化速度較慢和其高凈化能力的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了厭氧過(guò)濾器，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器， 特別是，可以維持高濃度厭氧微生物的厭氧膜生物反應(yīng)器，不僅可以處理高濃度的有機(jī)性 廢水，而且也適用于處理一般下水道污水和其他低濃度的有機(jī)性廢水。
[0009] 但是，因?yàn)槲鬯勰?、畜產(chǎn)廢水、食物垃圾等這些高分子物質(zhì)含有較多的有機(jī)性廢 棄物，需要投入過(guò)多的人力物力進(jìn)行預(yù)處理來(lái)提高厭氧消化的水解速度。并且，以提高產(chǎn)甲 烷菌濃度的厭氧過(guò)濾器或者上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，因?yàn)榱魅氲膹U棄物含有的固體時(shí)常 堆積在反應(yīng)器中，而使產(chǎn)甲烷菌達(dá)不到充分的數(shù)量。厭氧膜生物反應(yīng)器也因?yàn)槟さ亩氯麊?wèn) 題，在實(shí)際操作中常常達(dá)不到預(yù)想的效果。
[0010] 最近，有一些研究者利用生物電化學(xué)開(kāi)發(fā)出的微生物電解池來(lái)試圖解決上述的厭 氧消化問(wèn)題。在厭氧消化池內(nèi)設(shè)置氧化電極和還原電極，并在電極間維持一定的電壓，使微 生物附著在還原氧化電極上，并且提高浮游微生物的活性來(lái)提高酸化反應(yīng)和氫氣生成。以 此原理開(kāi)發(fā)的微生物電解池大多是2室形，此項(xiàng)技術(shù)是利用離子交換膜隔離氧化電極和還 原電極以提高氫氣的生產(chǎn)比例。但是，2室形反應(yīng)器因?yàn)殡x子交換膜堵塞和尺寸的原因，而 在實(shí)際操作和放大化方面有很大的局限性。雖然有一些研究者開(kāi)發(fā)了1室形微生物電解 池，但由于氧化還原電極物質(zhì)的選擇或設(shè)置方式的不當(dāng)而達(dá)不到理想的效果。并且，這類(lèi)利 用微生物電解池來(lái)生產(chǎn)氫氣的技術(shù)，因?yàn)樗峄⑸锏牟环€(wěn)定性和氫氣的不穩(wěn)定性，而不 能被廣泛地運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有機(jī)廢物處理裝置及設(shè)有該裝置的消 化池，能夠提高有機(jī)廢物的厭氧消化效率，具有實(shí)施方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0012] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：
[0013] -種有機(jī)廢物處理裝置，包括可調(diào)直流電源、一組氧化電極和還原電極，以及設(shè)在 所述氧化電極與還原電極之間的隔離膜，所述氧化電極、還原電極分別與所述可調(diào)直流電 源連接，所述氧化電極、還原電極為電極板，所述氧化電極與所述隔離膜的一面平行對(duì)位接 觸，所述還原電極與所述隔離膜的另一面平行對(duì)位接觸，所述隔離膜為透水性或多孔性的 分離膜，所述氧化電極和還原電極包括基體和位于其表面的均勻鍍層，所述基體為碳纖維 織物、石墨、碳納米管中的一種或幾種，所述鍍層為碳納米管、鎳化物或兩者混合物。
[0014] 進(jìn)一步地，所述氧化電極和還原電極上設(shè)有均勻分布的電流導(dǎo)流線，能夠使電流 在所述氧化電極和還原電極上分布均勻。
[0015] 所述電流導(dǎo)流線為不銹鋼絲或鈦絲。
[0016] -種設(shè)有如上所述有機(jī)廢物處理裝置的厭氧消化池，包括入料口、出料口和排氣 口，所述有機(jī)廢物處理裝置設(shè)有多個(gè)，且每立方米消化池內(nèi)氧化電極和還原電極的設(shè)置面 積是1~20平方米，各組電極豎立形式均勻排列，各組電極之間距離為1~30cm。
[0017] 進(jìn)一步地，所述消化池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
[0018] 進(jìn)一步地，所述消化池為圓筒形，所述攪拌裝置位于圓筒形消化池的中部，各組電 極呈圓形排列均勻分布在所述攪拌裝置周?chē)?br>[0019] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：有機(jī)廢物處理裝置采用碳纖維織物、 石墨、碳納米管等碳基材料作為電極基體，相對(duì)于傳統(tǒng)厭氧消化裝置所用電極材料，具有耐 酸腐蝕、抗氧化的優(yōu)點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)其基本本身的孔隙結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積，能 夠提高微生物在電極上的附著率，從而增大對(duì)有機(jī)廢物的厭氧消化量；碳納米管、鎳化物等 作為電極基體鍍層，既增強(qiáng)了電極的導(dǎo)電性，同時(shí)增強(qiáng)了微生物親和產(chǎn)甲烷的催化性，有利 于于厭氧反應(yīng)的發(fā)生；氧化電極、隔離膜、還原電極采用一體化設(shè)計(jì)，使用簡(jiǎn)單、靈活方便， 不需要在已有的厭氧消化池增加多余的工程量，只需在厭氧消化池內(nèi)簡(jiǎn)易地設(shè)置多組氧化 還原電極，投入成本低、適用范圍廣。消化池內(nèi)通過(guò)電極較大的比表面積和攪拌裝置對(duì)消化 液的攪拌，使得消化液更廣泛迅速地接觸電極表面，從而更能促進(jìn)和改善厭氧消化效率；整 個(gè)消化池內(nèi)電極的面積控制在一定范圍，并且以豎立形式排列，不妨礙消化池內(nèi)部消化液 的攪拌和生物氣體的排出。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型所述有機(jī)廢物處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本實(shí)用新型所述厭氧消化池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 1、氧化電極；2、隔離膜；3、還原電極；4、電流導(dǎo)流線；5、可調(diào)直流電源；6、有機(jī)廢 物處理裝置；7、出料口；8、排氣口；9、入料口； 10、攪拌裝置；
[0023] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
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