一種有機廢物處理裝置及設有該裝置的厭氧消化池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及廢水處理技術領域，尤其涉及一種廢水厭氧消化用裝置。
【背景技術】
[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物通過 厭氧分解轉化為甲烷、二氧化碳和其他穩定物質的生物化學過程。厭氧消化是處理污水污 泥、食物垃圾、農畜廢棄物、糞尿、造酒造紙廢水和掩埋垃圾滲水等這類有機物含量高，并從 這些廢棄物中提取甲烷的技術。
[0003] 有機物的厭氧分解過程通常分為三個階段：
[0004] -、水解階段：污水中不溶性大分子有機物，如多糖、淀粉、纖維素、烴類(烷、烯、炔 等）水解，主要產物為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸，緊接著氨基酸、蛋白質、脂肪水解生成氨 和胺。在此階段，有機物狀態很不穩定，速度緩慢地轉變為能被微生物利用的形態，所以此 過程需要較長反應時間。
[0005] 二、酸化階段：發酵細菌將有機物水解轉化為能被甲烷菌直接利用的第1類小分 子有機物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第2類為不能被甲烷菌直接利用的有機物，如丙 酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厭氧消化或發酵到此結束。一般來說，在酸化階段，pH維持 在6. 5附近，相對于消化池內的其他階段較快。但是，由于水解階段產物的有毒性，使厭氧 消化內的酸化產物(如單糖類，氫氣和有機酸）的濃度升高，從而影響總體的厭氧反應。
[0006] 三、產甲烷階段：產甲烷細菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基質通過不同途徑轉化為 甲烷。因為產甲烷菌相對較慢的生長速度，產甲烷階段的進行速度也相對較慢。特別是產 甲烷菌容易受到毒性物質，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）以實現厭氧消化的穩定運行，此項需要投入大量資金。
[0007] 由此可見，較快的酸化階段和較慢的水解與產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階段的反應速度，使各個階段達到平衡狀態，是實現高效率厭 氧消化的關鍵。
[0008] 在過去的三四十年間，研究者們通過熱處理、超音波處理、酸堿處理等一些預處理 方法來分解有機物的高分子物質，以此提高水解階段的速度。同時，有一些研究者利用產甲 烷菌變化速度較慢和其高凈化能力的特點，開發了厭氧過濾器，上流式厭氧污泥床反應器， 特別是，可以維持高濃度厭氧微生物的厭氧膜生物反應器，不僅可以處理高濃度的有機性 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性廢水。
[0009] 但是，因為污水污泥、畜產廢水、食物垃圾等這些高分子物質含有較多的有機性廢 棄物，需要投入過多的人力物力進行預處理來提高厭氧消化的水解速度。并且，以提高產甲 烷菌濃度的厭氧過濾器或者上流式厭氧污泥床反應器，因為流入的廢棄物含有的固體時常 堆積在反應器中，而使產甲烷菌達不到充分的數量。厭氧膜生物反應器也因為膜的堵塞問 題，在實際操作中常常達不到預想的效果。
[0010] 最近，有一些研究者利用生物電化學開發出的微生物電解池來試圖解決上述的厭 氧消化問題。在厭氧消化池內設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提高酸化反應和氫氣生成。以 此原理開發的微生物電解池大多是2室形，此項技術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比例。但是，2室形反應器因為離子交換膜堵塞和尺寸的原因，而 在實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發了1室形微生物電解 池，但由于氧化還原電極物質的選擇或設置方式的不當而達不到理想的效果。并且，這類利 用微生物電解池來生產氫氣的技術，因為酸化微生物的不穩定性和氫氣的不穩定性，而不 能被廣泛地運用到現實生活當中。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種有機廢物處理裝置及設有該裝置的消 化池，能夠提高有機廢物的厭氧消化效率，具有實施方便的優點。
[0012] 為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：
[0013] -種有機廢物處理裝置，包括可調直流電源、一組氧化電極和還原電極，以及設在 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位接 觸，所述還原電極與所述隔離膜的另一面平行對位接觸，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] 進一步地，所述氧化電極和還原電極上設有均勻分布的電流導流線，能夠使電流 在所述氧化電極和還原電極上分布均勻。
[0015] 所述電流導流線為不銹鋼絲或鈦絲。
[0016] -種設有如上所述有機廢物處理裝置的厭氧消化池，包括入料口、出料口和排氣 口，所述有機廢物處理裝置設有多個，且每立方米消化池內氧化電極和還原電極的設置面 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] 進一步地，所述消化池內設有攪拌裝置。
[0018] 進一步地，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圍。
[0019] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于：有機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，相對于傳統厭氧消化裝置所用電極材料，具有耐 酸腐蝕、抗氧化的優點，使用壽命長，同時其基本本身的孔隙結構具有較高的比表面積，能 夠提高微生物在電極上的附著率，從而增大對有機廢物的厭氧消化量；碳納米管、鎳化物等 作為電極基體鍍層，既增強了電極的導電性，同時增強了微生物親和產甲烷的催化性，有利 于于厭氧反應的發生；氧化電極、隔離膜、還原電極采用一體化設計，使用簡單、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簡易地設置多組氧化 還原電極，投入成本低、適用范圍廣。消化池內通過電極較大的比表面積和攪拌裝置對消化 液的攪拌，使得消化液更廣泛迅速地接觸電極表面，從而更能促進和改善厭氧消化效率；整 個消化池內電極的面積控制在一定范圍，并且以豎立形式排列，不妨礙消化池內部消化液 的攪拌和生物氣體的排出。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型所述有機廢物處理裝置的結構示意圖；
[0021] 圖2是本實用新型所述厭氧消化池的結構示意圖；
[0022] 1、氧化電極；2、隔離膜；3、還原電極；4、電流導流線；5、可調直流電源；6、有機廢 物處理裝置；7、出料口；8、排氣口；9、入料口； 10、攪拌裝置；
[0023] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
【具體實施方式】
[0024]