微生物电解两段式污泥厌氧消化装置及利用该装置产甲烷的方法

摘要

微生物电解两段式污泥厌氧消化装置及利用该装置产甲烷的方法，它涉及一种改进的两段式厌氧消化装置及污泥产甲烷的方法。本发明为了解决现有剩余污泥厌氧消化工艺中存在的发酵周期长、甲烷产率低、生物质降解利用困难的技术问题。微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，由连续搅拌式产酸反应器和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器组成，本方法如下：微生物催化电解单元的启动；剩余污泥发酵产酸；产甲烷；本发明剩余污泥的处理过程产酸阶段只需5～8天，产甲烷阶段采用连续流操作，水力停留时间可以降低到1天以下，采用本发明的装置和方法可以大大缩短污泥厌氧消化的操作周期。本发明属于污泥厌氧消化的领域。

权利要求

1.微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，由连续搅拌式产酸反应器(1)和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)组成，微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)从上到下由出气口B(23)、三相分离器(22)、出液口B(24)、反应器主体(32)、微孔布水板(28)、排渣口(30)、进液口B(18)、温控电阻丝(19)、温控温度探头(29)、和底座(31)构成，温控电阻丝(19)缠绕于反应器主体(32)的外表面，其特征在于所述反应器主体(32)侧面设有取样口1(20-1)、取样口2(20-2)和取样口3(20-3)，非生物阴极(25)与外接电源(21)负极连接，微生物阳极(26)与外接电源(21)正极连接，形成闭合回路，非生物阴极(25)、微生物阳极(26)和外接电源(21)构成微生物催化电解单元(27)，温控电阻丝(19)及温控温度探头(29)分别与温控仪连接。

2.根据权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，其特征在于所述微生物阳极(26)的材料为碳纤维刷、碳棒、板状石墨。

3.根据权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，其特征在于所述非生物阴极(25)的材料为不锈钢网、碳纤维、碳纸、碳布。

4.根据权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，其特征在于距离反应器主体(32)顶端1/2～1/3高度处设有非生物阴极(25)和微生物阳极(26)。

5.根据权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，其特征在于所述微生物阳极(26)位于反应器主体(32)的中心线上，非生物阴极(25)环绕微生物阳极(26)贴于反应器主体(32)的内壁上。

6.根据权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，其特征在于所述连续搅拌式产酸反应器(1)与微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)的容积比例为8～

10:1。

7.利用权利要求1所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法，其特征在于利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法如下：一、微生物催化电解单元(27)的启动：

以阳极营养液为底物，然后将微生物电解电池反应器阳极出水加入至反应器主体(32)体积的5％～8％，外加0.8V外电压，连续运行至微生物阳极(26)电势低于-300mV，完成启动；

二、剩余污泥发酵产酸：

以经过浓缩过筛的剩余污泥作为连续搅拌式产酸反应器(1)进料，首次启动连续搅拌式产酸反应器(1)时，充满剩余污泥后，静态发酵10天，作为发酵种泥的驯化过程，然后每天取出连续搅拌式产酸反应器(1)有效容积1/8的发酵污泥，并泵入等量新鲜剩余污泥，将所取发酵污泥经离心实现固液分离后，收集上清液，作为剩余污泥酸化发酵液；

三、由进料泵将步骤二中所得的剩余污泥酸化发酵液由进液口B(18)泵入微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)，控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)温度为35～37℃，微生物催化电解单元(27)的两端施加0.6～0.9V外电压，水力停留时间

24h，得到甲烷；

步骤一中所述阳极营养液由乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化铵、氯化钾、wolfe微量元素液和wolfe矿质元素液组成，阳极营养液中乙酸钠浓度为1g/L，磷酸二氢钠浓度为5.618g/L，磷酸氢二钠浓度为6.155g/L，氯化铵浓度为0.31g/L，氯化钾浓度为0.13g/L，wolfe微量元素液浓度为1ml/L，wolfe矿质元素液浓度为1ml/L。

8.根据权利要求7所述利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法，其特征在于步骤二中所述经过浓缩过筛的剩余污泥有机固体浓度为10g/L～16g/L，pH值为

9.5～10.5。

9.根据权利要求7或8所述利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法，其特征在于步骤三中微生物催化电解单元(27)的两端施加0.8V外电压。

10.根据权利要求7或8所述利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法，其特征在于步骤三中控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器(2)温度为36℃。

说明书

微生物电解两段式污泥厌氧消化装置及利用该装置产甲烷

的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种改进的两段式厌氧消化装置及污泥产甲烷的方法。

背景技术

[0002] 随着城市污水处理厂建设力度的逐步加大，作为污水处理伴生产物的剩余污泥产量也在迅速增加，然而我国目前污泥处理处置设施建设严重落后，剩余污泥引起的环境问题日渐突出，因而如何实现剩余污泥的减量化和资源化成为环境领域广受关注的问题。厌氧消化工艺是目前最为可行的污泥处理方法之一，厌氧消化工艺具有处理效果好、消化污泥脱水性能好、可伴随产生高能沼气、工艺整体能耗低等优点，但由于污泥的特殊性质，现有污泥厌氧发酵工艺普遍存在着污泥絮体破壁困难、水解速率慢、污泥有机质利用率和甲烷回收率低，工艺周期长的问题。

[0003] 两相厌氧发酵技术在高浓度有机废水和牲畜粪便领域得到了较为广泛的应用，因其将发酵过程生物相分离，使得复杂的厌氧过程更易于生理、生态调控，可有效提高原料转化效率和产气率，特别是以UASB、EGSB为代表的新型高速厌氧消化反应器可以大大提高产气效果，缩短运行周期。但由于剩余污泥固体物限制及所含各种抑制物质干扰，目前两相厌氧技术在污泥处理领域还鲜有应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决现有剩余污泥厌氧消化工艺中存在的发酵周期长、甲烷产率低、生物质降解利用困难的技术问题，提供了一种微生物电解两段式污泥厌氧消化装置及利用该装置产甲烷的方法。

[0005] 生物电解两段式污泥厌氧消化装置，由连续搅拌式产酸反应器和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器组成，微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器从上到下由出气口B、三相分离器、出液口B、反应器主体、微孔布水板、排渣口、进液口B、温控电阻丝、温控温度探头、和底座构成，温控电阻丝缠绕于反应器主体的外表面，所述反应器主体侧面设有取样口1、取样口2和取样口3，非生物阴极与外接电源负极连接，微生物阳极与外接电源正极连接，形成闭合回路，非生物阴极、微生物阳极和外接电源构成微生物催化电解单元，温控电阻丝及温控温度探头分别与温控仪连接。

[0006] 所述微生物阳极的材料为碳纤维刷、碳棒、板状石墨。

[0007] 所述非生物阴极的材料为不锈钢网、碳纤维、碳纸、碳布。

[0008] 距离反应器主体顶端1/2～1/3高度处设有非生物阴极和微生物阳极。

[0009] 所述微生物阳极位于反应器主体的中心线上，非生物阴极环绕微生物阳极贴于反应器主体的内壁上。

[0010] 所述连续搅拌式产酸反应器与微生物电催化辅助的-升流式产甲烷反应器的容积比例为8～10:1。

[0011] 利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法如下：

[0012] 一、微生物催化电解单元的启动：

[0013] 以阳极营养液为底物，然后将微生物电解电池反应器阳极出水加入至反应器主体体积的5％～8％，外加0.8V外电压，连续运行至微生物阳极电势低于-300mV，完成启动；

[0014] 二、剩余污泥发酵产酸：

[0015] 以经过浓缩过筛的剩余污泥作为连续搅拌式产酸反应器进料，首次启动连续搅拌式产酸反应器时，充满经过浓缩过筛的剩余污泥后，静态发酵10天，作为发酵种泥的驯化过程，然后每天取出连续搅拌式产酸反应器有效容积1/8的发酵污泥，并泵入等量新鲜污泥，将所取发酵污泥经离心实现固液分离后，收集上清液，作为剩余污泥酸化发酵液；

[0016] 三、由进料泵将步骤二中所得的剩余污泥酸化发酵液由进液口B泵入微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器，控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器温度为35～37℃，微生物催化电解单元的两端施加0.6～0.9V外电压，水利停留时间24h，得到甲烷；

[0017] 步骤一中所述阳极营养液由乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化铵、氯化钾、wolfe微量元素液和wolfe矿质元素液组成，阳极营养液中乙酸钠浓度为1g/L，磷酸二氢钠浓度为5.618g/L，磷酸氢二钠浓度为6.155g/L，氯化铵浓度为0.31g/L，氯化钾浓度为0.13g/L，wolfe微量元素液浓度为1ml/L，wolfe矿质元素液浓度为1ml/L。

[0018] 步骤二中所述经过浓缩过筛的剩余污泥有机固体浓度为10g/L～16g/L，pH值为9.5～10.5。

[0019] 本发明针对剩余污泥性质开发了剩余污泥两段式厌氧消化产甲烷的新型装置，并提出了利用该装置进行产甲烷的方法，本发明装置将剩余污泥产酸和产甲烷过程进行了生物相分离，从而可以分别针对两个阶段的功能菌群提供相应的最适条件，特别是污泥产酸阶段，可以施加较为强烈的处理条件(如强碱性环境)，从而提高污泥微生物的破壁效果，释放更多有机质，提高污泥发酵的挥发酸产量，在产甲烷反应器中添加微生物电催化单元辅助厌氧消化过程，微生物阳极可以进一步利用污泥发酵液中的有机底物回收电子，提高有机污染物的利用去除率，同时电子在外电压作用下输送到阴极，与氢离子结合，释放氢气，为体系中嗜氢型产甲烷菌提供了底物，有助于提高反应器的产甲烷速率，并且由于微生物电催化单元阴极具有还原作用，可以辅助还原去除污泥发酵液中可能存在的金属离子、难降解有机物等多种抑制物，提高反应体系的稳定性，另外，本发明所述采用该装置进行污泥厌氧消化产甲烷的方法剩余污泥的处理过程产酸阶段只需5～8天，产甲烷阶段采用连续流操作，水力停留时间可以降低到1天以下，而传统剩余污泥厌氧消化过程往往需要20～30天，因而采用本发明的装置和方法可以大大缩短污泥厌氧消化的操作周期，有助于实现剩余污泥的快速高效资源化。

附图说明

[0020] 图1是本发明连续搅拌式产酸反应器1结构示意图；

[0021] 图2是本发明微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2结构示意图；

[0022] 图3是实验一中连续搅拌式产酸反应器1所得剩余污泥酸化发酵液的挥发酸VFAs浓度及组成比例随运行时间变化图，图中 表示发酵液中挥发酸的总浓度， 表示发酵液中乙酸所占比例， 表示发酵液中丙酸所占比例， 表示发酵液中丁酸所占比例，表示发酵液中戊酸所占比例；

[0023] 图4是实验一中连续搅拌式产酸反应器1所产剩余污泥发酵液中可溶性COD和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2出水COD随运行时间变化图，图中 表示连续搅拌式产酸反应器1所产酸化发酵液中COD浓度， 表示连续搅拌式产酸反应器1出水中COD浓度；

[0024] 图5是实验一中微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2的甲烷净产率和甲烷含量图，图中 表示产甲烷反应器的甲烷气体净产率， 表示所产沼气中甲烷气体含量。

具体实施方式

[0025] 本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

[0026] 具体实施方式一：本实施方式微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，由连续搅拌式产酸反应器1和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2组成，连续搅拌式产酸反应器1从上到下由反应器顶盖11、由反应内筒14和底部3构成，并由支架4支撑，反应器顶盖11上方设有出气口A-19-1和出气口A-29-2，反应器顶盖11和底部3分别通过法兰盘A12与法兰盘B5与反应内筒14连接，反应内筒14外壁设有水浴保温夹层15，水浴保温夹层15外壁下端设置水浴夹层进水口6，水浴保温夹层15外壁上端设置水浴夹层出水口13，采用
90度弯管作为进料口A8从反应器顶盖11伸入反应内筒14中部，搅拌桨7位于反应内筒
14中心线上，通过搅拌杆与电机10连接，出料口A16设置在底部3的侧面，排渣口A17设置在底部3的底端。

[0027] 微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2从上到下由出气口B23、三相分离器22、出液口B24、反应器主体32、微孔布水板28、排渣口30、进液口B18、温控电阻丝19、温控温度探头29、和底座31构成，温控电阻丝19缠绕于反应器主体32的外表面，所述反应器主体32侧面设有取样口120-1、取样口220-2和取样口320-3，非生物阴极25与外接电源21负极连接，微生物阳极26与外接电源21正极连接，形成闭合回路，非生物阴极25、微生物阳极26和外接电源21构成微生物催化电解单元27，温控电阻丝19及温控温度探头29分别与温控仪连接。

[0028] 连续搅拌式产酸反应器1出料通入沉淀箱中静沉，上清液通过进料泵泵入微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2。

[0029] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述微生物阳极26的材料为碳纤维刷、碳棒、板状石墨。其它与具体实施方式一相同。

[0030] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是所述非生物阴极25的材料为不锈钢网、碳纤维、碳纸、碳布。其它与具体实施方式一或二之一相同。

[0031] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是距离反应器主体32顶端1/2～1/3高度处设有非生物阴极25和微生物阳极26。其它与具体实施方式一至三之一相同。

[0032] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是所述微生物阳极26位于反应器主体32的中心线上，非生物阴极25环绕微生物阳极26贴于反应器主体32的内壁上。其它与具体实施方式一至四之一相同。

[0033] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是所述连续搅拌式产酸反应器1与微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2的容积比例为8～10:1。其它与具体实施方式一至五之一相同。

[0034] 具体实施方式七：利用具体实施方式一所述微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法：

[0035] 一、微生物催化电解单元27的启动：

[0036] 以阳极营养液为底物，然后将微生物电解电池反应器阳极出水加入至反应器主体32体积的5％～8％，外加0.8V外电压，连续运行至微生物阳极26电势低于-300mV，完成启动；

[0037] 二、剩余污泥发酵产酸：

[0038] 以经过浓缩过筛的剩余污泥作为连续搅拌式产酸反应器1进料，首次启动连续搅拌式产酸反应器1时，充满经过浓缩过筛的剩余污泥后，静态发酵10天，作为发酵种泥的驯化过程，然后每天取出连续搅拌式产酸反应器1有效容积1/8的发酵污泥，并泵入等量新鲜污泥，直至连续搅拌式产酸反应器1有效容积的发酵污泥均被替换为新鲜污泥，将所取发酵污泥经离心实现固液分离后，收集上清液，作为剩余污泥酸化发酵液；

[0039] 三、由进料泵将步骤二中所得的剩余污泥酸化发酵液由进液口B18泵入微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2，控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2温度为35～37℃，微生物催化电解单元27的两端施加0.6～0.9V外电压，水利停留时间24h，得到甲烷；

[0040] 步骤一中所述阳极营养液由乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化铵、氯化钾、wolfe微量元素液和wolfe矿质元素液组成，阳极营养液中乙酸钠浓度为1g/L，磷酸二氢钠浓度为5.618g/L，磷酸氢二钠浓度为6.155g/L，氯化铵浓度为0.31g/L，氯化钾浓度为0.13g/L，wolfe微量元素液浓度为1ml/L，wolfe矿质元素液浓度为1ml/L。

[0041] 本实施方式中所述的wolfe微量元素液的组成配方如下：

[0042] 每升水中加入生物素2.0mg、叶酸2.0mg、维生素B6盐酸盐10.0mg、维他命B15.0mg、核糖黄素5.0mg、烟酸5.0mg、D-泛酸钙5.0mg、维他命B120.1mg、对氨基苯甲酸5.0mg和硫辛酸5.0mg。

[0043] 本实施方式中所述的wolfe矿质元素液的组成配方如下：

[0044] 每升水中加入三乙酸1.5g、MgSO4·7H2O 3.0g、MnSO4·H2O 0.5g、NaCl 1.0g、FeSO4·7H2O 0.1g、CoCl2·6H2O 0.1g、CaCl20.1g、ZnSO4·7H2O 0.1g、CuSO4·5H2O 0.01g、AlK(SO4)2·12H2O 0.01g、H3BO30.01g和Na2MoO4·2H2O 0.01g。

[0045] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤二中所述经过浓缩过筛的剩余污泥有机固体浓度为10g/L～16g/L，pH值为9.5～10.5。其它与具体实施方式七相同。

[0046] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七或八不同的是步骤三中微生物催化电解单元27的两端施加0.8V外电压。其它与具体实施方式七或八相同。

[0047] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七至九之一不同的是步骤三中控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2温度为36℃。其它与具体实施方式七至九之一相同。

[0048] 采用下述实验验证本发明效果:

[0049] 实验一：

[0050] 微生物电解两段式污泥厌氧消化装置，由连续搅拌式产酸反应器1和微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2组成，

[0051] 连续搅拌式产酸反应器1从上到下由反应器顶盖11、由反应内筒14和底部3构成，并由支架4支撑，反应器顶盖11上方设有出气口A-19-1和出气口A-29-2，[0052] 反应器顶盖11和底部3分别通过法兰盘A12与法兰盘B5与反应内筒14连接，[0053] 反应内筒14外壁设有水浴保温夹层15，水浴保温夹层15外壁下端设置水浴夹层进水口6，

[0054] 水浴保温夹层15外壁上端设置水浴夹层出水口13，采用90度弯管作为进料口A8从反应器顶盖11伸入反应内筒14中部，搅拌桨7位于反应内筒14中心线上，通过搅拌杆与电机10连接，出料口A16设置在底部3的侧面，排渣口A17设置在底部3的底端。

[0055] 微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2从上到下由出气口B23、三相分离器22、出液口B24、反应器主体32、微孔布水板28、排渣口30、进液口B18、温控电阻丝19、温控温度探头29、和底座31构成，温控电阻丝19缠绕于反应器主体32的外表面，所述反应器主体32侧面设有取样口120-1、取样口220-2和取样口320-3，非生物阴极25与外接电源21负极连接，微生物阳极26与外接电源21正极连接，形成闭合回路，非生物阴极25、微生物阳极26和外接电源21构成微生物催化电解单元27，温控电阻丝19及温控温度探头29分别与温控仪连接。

[0056] 所述微生物阳极26的材料为碳纤维刷。

[0057] 所述非生物阴极25的材料为不锈钢网。

[0058] 距离反应器主体32顶端1/2高度处设有非生物阴极25和微生物阳极26。

[0059] 所述微生物阳极26位于反应器主体32的中心线上，非生物阴极25环绕微生物阳极26贴于反应器主体32的内壁上。

[0060] 所述连续搅拌式产酸反应器1与微生物电催化辅助的-升流式产甲烷反应器2的容积比例为8:1。

[0061] 利用微生物电解两段式污泥厌氧消化装置产甲烷的方法：

[0062] 一、微生物催化电解单元27的启动：

[0063] 以阳极营养液为底物，接以阳极营养液为底物，然后将微生物电解电池反应器阳极出水加入至反应器主体32体积的5％～8％，控制温度35℃，开启外接电源21施加0.8V外电压，连续运行至微生物阳极26电势低于-300mV，完成启动；

[0064] 二、剩余污泥发酵产酸：

[0065] 以经过浓缩过筛的剩余污泥二沉池剩余污泥作为连续搅拌式产酸反应器1进料，从进料口A8进入连续搅拌式产酸反应器1至反应内筒14充满经过浓缩过筛的剩余污泥，充满经过浓缩过筛的剩余污泥后，静态发酵10天，作为发酵种泥的驯化过程，然后每天取出连续搅拌式产酸反应器1有效容积1/8的发酵污泥，并泵入等量新鲜污泥，直至连续搅拌式产酸反应器1有效容积的发酵污泥均被替换为新鲜污泥，将所取发酵污泥经离心实现固液分离后，收集上清液，作为剩余污泥酸化发酵液；

[0066] 三、由进料泵将步骤二中所得的剩余污泥酸化发酵液由进液口B18泵入微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2的反应器主体32内，开启温控仪加热温控电阻丝19，采用温控温度探头29检测控制微生物电催化辅助的升流式产甲烷反应器2温度为35℃，微生物催化电解单元27的两端施加0.8V外电压，水利停留时间24h，得到甲烷；

[0067] 步骤一中所述阳极营养液由乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化铵、氯化钾、wolfe微量元素液和wolfe矿质元素液组成，阳极营养液中乙酸钠浓度为1g/L，磷酸二氢钠浓度为5.618g/L，磷酸氢二钠浓度为6.155g/L，氯化铵浓度为0.31g/L，氯化钾浓度为0.13g/L，wolfe微量元素液浓度为1ml/L，wolfe矿质元素液浓度为1ml/L。

[0068] 步骤二中所述经过浓缩过筛的剩余污泥有机固体浓度为14g/L，pH值为10。

[0069] 本实验中剩余污泥在发酵产酸反应器中发酵所得剩余污泥酸化发酵液含有可溶性碳水化合物、可溶性蛋白质及挥发酸等有机组分，其中最主要的组分挥发酸VFAs在产酸反应器稳定运行阶段浓度及组成随运行时间的变化如图3所示，由图3可以看出剩余污泥发酵产酸产生的发酵液中挥发酸浓度可以稳定在3000mg/L以上，且其中乙酸比例高达50％，这说明剩余污泥在连续搅拌式产酸反应器1中可以获得较好的降解产酸效果，对后续产甲烷阶段提供丰富的发酵底物。

[0070] 剩余污泥酸化发酵液中可溶性COD浓度如图4所示，可溶COD含量可以表征剩余污泥在酸化阶段的水解代谢情况也可以显示产甲烷阶段进料中可代谢底物水平，在产甲烷反应器中可溶性有机物质通过微生物电催化辅助的厌氧消化过程更快速地转化为甲烷气体，同时COD得到有效去除，图4中显示产甲烷反应器出水可溶性有机物浓度降低到1000mg/L左右，COD去除率稳定在80％左右，同时可以获得每日150ml/L的甲烷净产率。证明发酵液在产甲烷反应器中可以得到有效降解并以甲烷气体的形式回收能源。

[0071] 本实验中剩余污泥的处理过程产酸阶段用时8d，产甲烷阶段用时1d，而传统剩余污泥厌氧消化过程往往需要20～30的，采用本发明的装置和方法大大缩短了污泥厌氧消化的操作周期，且产酸阶段采用半连续流操作方式，产甲烷阶段采用连续流操作，可以实现长期稳定运行，并易于监测和控制；产酸段采用碱性条件发酵，提高了污泥絮体的水解程度，提高了挥发酸产量；产甲烷阶段采用微生物电催化手段辅助，微生物阳极可以进一步利用污泥发酵液中的有机底物回收电子，提高有机污染物的利用去除率，同时电子在外电压作用下输送到阴极，与氢离子结合，释放氢气，为体系中嗜氢型产甲烷菌提供了底物，提高反应器的产甲烷速率，并且由于微生物电催化单元阴极具有还原作用，可以辅助还原去除污泥发酵液中可能存在的金属离子、难降解有机物等多种抑制物，提高反应体系的稳定性。