技术领域
[0001] 本
发明涉及
水处理技术领域，具体涉及一种微生物
电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法。
背景技术
[0002] 迄今为止，氢气不能作为传统
能源一样直接获取得到，都是以
能量载体的形式出现。氢气在社会发展和人类生活都起到极其重要的作用，全世界对其需求量正在以每年5～10％的速度增长。而氢气的
可持续性来源还是一个重要课题，大约一半的氢气来自于
天然气，其余的氢气主要来源于石油、
煤炭和电解水。从化石
燃料中制氢气是不可持续性发展的，如果不改变现有制氢的途径，人类将面临非常严重的氢能枯竭的恶劣状况。如今，利用
生物质制取氢气是比较可行的可再生可持续性制氢方法。传统的生物制氢的方法主要是针对以水或者各种生物质为底物，在微生物的催化脱氢作用下产生氢分子的过程。其中，光解水制氢和
发酵制氢作为核心的方法。主要局限性在于底物的氢转化率低，发酵不完全。
[0003] 微生物电解池技术从诞生以来不断发展，作为一种新兴的生物制氢方法。不但可以有效的处理废弃物，并且产生氢能源。目前，被应用于微生物电解池的底物有许多，其中包括
有机酸、
葡萄糖以及生活污水等。
污泥作为
污水处理厂处理污水的中间产物包含大量的有机物，同时作为一种废物需要被去除。利用污泥为基质的微生物电解池也被越来越多的学者所关注。当利用污泥产氢时，由于污泥中存在大量的产甲烷古菌，从而在反应器运行一段时间后总会开始大量的得到甲烷，而不能得到纯度较高的氢气。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有微生物电解池在利用污泥作为底物产氢时大量产生甲烷而不能得到高纯度的氢气的问题，而提供一种微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法。
[0005] 本发明的微生物电解池抑制产甲烷的方法是同时向污泥底物中投加高
铁酸
钾和氢
氧化钠溶液，投加的高铁酸钾浓度为1.0g/g VSS污泥，氢氧化钠投加量为利用4M氢氧化钠水溶液将污泥pH值调节至11.5。在污泥厌氧发酵的过程中会有效抑制甲烷的产生。
[0006] 本发明提供的利用污泥为底物的微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法按下列步骤实现：
[0007] 一、对污泥进行预处理后放入反应器；
[0008] 二、测定污泥的VSS浓度；
[0009] 三、依照VSS浓度取适量高铁酸钾；
[0010] 四、取一定浓度的氢氧化钠水溶液；
[0011] 五、将上述高铁酸钾加入反应器中，将氢氧化钠水溶液加入反应器中调节污泥pH值；
[0012] 六、放置一段时间后，将溶出大量有机物后的污泥作为底物投加到单室微生物电解池反应器中，进行后续微生物电解池产氢反应。
[0013] 步骤一所述污泥为从污水处理厂中取得的二沉池污泥。
[0014] 步骤一所述预处理为：将污泥沉降24小时，除去上清液。
[0015] 步骤二所述测定污泥的VSS浓度的方法为国标法。
[0016] 步骤三所述高铁酸钾的量为依照污泥VSS浓度取1.0g/g VSS的高铁酸钾。
[0017] 步骤四所述氢氧化钠水溶液浓度为4M。
[0018] 步骤五所述调节污泥pH值，调节pH值到11.5。
[0019] 步骤六所述放置时间为30-45分钟。
[0020] 步骤六种所述的单室微生物电解池反应器为容积28mL的常规反应器，
阴极为铂
碳阴极，
阳极为碳刷阳极，外
电阻为10Ω。
[0021] 其中步骤三中所述的所述的高铁酸钾为天津市鼎盛鑫化工有限公司，分析纯，步骤四所述的南京化学
试剂股份有限公司，分析纯。
[0022] 有益效果
[0023] 将本发明的利用污泥底物的微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法应用到微生物电解池污泥产氢过程中。在污泥浓度为8.67g/L，同时投加两种化学药剂后30～45分钟后放入微生物电解池反应器中。除启动周期外，在以四天每周期情况下运行了10个周期，产氢的速率为0.095L/L·d，氢气含量为73.4％，甲烷含量为0.2％。而未经过处理的污泥在微生物电解池反应器以相同条件及参数运行了2个周期后开始大量产生甲烷，氢气含量不足1％，而甲烷含量达到68.4％。以污泥为底物的微生物电解池产氢过程中得到了浓度很高的氢气，为氢气的运输、提纯以及投入到工程生产中提供了巨大的方便。
具体实施方式
[0024] 具体实施方式一：本实施方式利用污泥底物的微生物电解池产氢过程中抑制产甲烷的方法为向污泥底物中投加高铁酸钾和氢氧化钠溶液。将从污水处理厂中取得的二沉池污泥经过24小时沉降后，除去上清液后放入
厌氧消化的反应器；用国标法测定污泥的VSS浓度；依照VSS浓度来称量1.0g/gVSS的高铁酸钾的量。调配4M的氢氧化钠溶液。将高铁酸钾放入反应器中，再将氢氧化钠溶液加入污泥中，利用pH计监控使污泥的pH值调节至11.5。待溶出大量有机物后的污泥作为底物投加到微生物电解池中开始制氢。
[0025] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是高铁酸钾浓度为0.5g/g VSS。
[0026] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是利用污泥浓度VSS不同的剩余污泥作为底物。
[0027]
实施例一：本实施例利用污泥底物的微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法按下列步骤实现：
[0028] 一、将从污水处理厂中取得的二沉池污泥经过24小时沉降后，除去上清液后放入500ml的厌氧丝口瓶中；
[0029] 二、测定污泥的VSS浓度，测得污泥浓度为8.67g/L；
[0030] 三、依照VSS浓度来称量高铁酸钾6.5g,。
[0031] 四、调配4M的氢氧化钠溶液20ml。
[0032] 五、将高铁酸钾放入反应器中，再将氢氧化钠溶液加入污泥中，利用pH计监控使污泥的pH值调节至11.5。
[0033] 六、提前组装好单室微生物电解池反应器，阴极为铂碳阴极，阳极为碳刷阳极，外电阻为10Ω。
[0034] 七、待污泥呈胶状则认定大量有机物溶出(放置30分钟)，将此时的污泥作为底物开始进行微生物电解池制氢。除启动周期外，在以四天每周期情况下运行了10个周期，产氢的速率为0.095L/L·d，氢气含量为73.4％，甲烷含量为0.2％。
[0035] 实施例二：本实施例利用污泥底物的微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法按下列步骤实现：
[0036] 一、将从污水处理厂中取得的二沉池污泥经过24小时沉降后，除去上清液后放入500ml的厌氧丝口瓶中；
[0037] 二、测定污泥的VSS浓度，测得污泥浓度为8.67g/L；
[0038] 三、依照VSS浓度来称量高铁酸钾4.335g,。
[0039] 四、调配4M的氢氧化钠溶液20ml。
[0040] 五、将高铁酸钾放入反应器中，再将氢氧化钠溶液加入污泥中，利用pH计监控使污泥的pH值调节至11.5。
[0041] 六、提前组装好单室微生物电解池反应器，阴极为铂碳阴极，阳极为碳刷阳极，外电阻为10Ω。
[0042] 七、待污泥呈胶状则认定大量有机物溶出(放置30分钟)，将此时的污泥作为底物开始进行微生物电解池制氢。
[0043] 实施例三：本实施例利用污泥底物的微生物电解池高效产氢并且抑制产甲烷的方法按下列步骤实现：
[0044] 一、将从污水处理厂中取得的二沉池污泥经过24小时沉降后，除去上清液后放入500ml的厌氧丝口瓶中；
[0045] 二、测定污泥的VSS浓度，测得污泥浓度为9.11g/L；
[0046] 三、依照VSS浓度来称量高铁酸钾9.11g,。
[0047] 四、调配4M的氢氧化钠溶液20ml。
[0048] 五、将高铁酸钾放入反应器中，再将氢氧化钠溶液加入污泥中，利用pH计监控使污泥的pH值调节至11.5。
[0049] 六、提前组装好单室微生物电解池反应器，阴极为铂碳阴极，阳极为碳刷阳极，外电阻为10Ω。
[0050] 七、待污泥呈胶状则认定大量有机物溶出(放置45分钟)，将此时的污泥作为底物开始进行微生物电解池制氢。
[0051] 对比实施例一：没有对污泥投加药剂的步骤如下：
[0052] 一、将从污水处理厂中取得的二沉池污泥经过24小时沉降后，除去上清液后直接投入到微生物电解池中制氢。
[0053] 实施例一跟对比实施例一相比，在污泥浓度为8.67g/L，同时投加两种化学药剂后30～45分钟后放入微生物电解池反应器中。除启动周期外，在以四天每周期情况下运行了
10个周期，产氢的速率为0.095L/L·d，氢气含量为73.4％，甲烷含量为0.2％。而未经过处理的污泥在微生物电解池反应器运行了2个周期后开始大量产生甲烷，氢气含量不足1％，而甲烷含量达到68.4％。以污泥为底物的微生物电解池产氢过程中得到了浓度很高的氢气，为氢气的运输、提纯以及投入到工程生产中提供了巨大的方便。另外，实施例二除启动周期外，在以四天每周期情况下运行了10个周期，产氢的速率为0.085L/L·d，氢气含量为
63.4％，甲烷含量为0.2％；实施例三除启动周期外，在以四天每周期情况下运行了10个周期，产氢的速率为0.089L/L·d，氢气含量为69.4％，甲烷含量为0.3％。
