一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池及其构造方法以及一种污泥处理方法与流程

本发明属于环境工程建设领域，更具体地说，涉及一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池及其构造方法以及一种污泥处理方法。

背景技术：

按照住房和城乡建设部、生态环境部联合发布的《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》，到2019年底，其他地级城市建成区黑臭水体消除比例显著提高，到2020年底达到90％以上。在黑臭水体整治清淤工程中产生大量淤泥，成为水环境整治项目痛点之一。污泥是城市市政排水系统的副产品，主要来源于城市排水系统，包括排水管道、泵站和污水处理厂的污泥，其中污水处理厂是市政污泥的最主要来源。

清淤淤泥和污水处理厂污泥，其特性是有机物含量高(60-80％)、颗粒细(0.02-0.2mm)、密度小(1.002-1.006g/cm³)、含水率较高。淤泥和污泥含有丰富的氮、磷元素以及有机物质，目前常见的处置方法为土地利用、建材利用、焚烧和卫生填埋。但是，这些方法不但造成能源的浪费，还造成淤泥和污泥中资源的流失。

微生物燃料电池(microbialfuelcell,mfc)是藉由微生物的催化反应，将化学能(燃料)转换为电能的组件。典型的微生物燃电池是由阳极、阴极以及质子交换膜构成，微生物于阳极分解氧化燃料，同时产生电子和质子，电子可经由外部电路到达阴极，而质子则通过质子交换膜到达阴极，在阴极会消耗电子和质子与氧结合产生水。所以微生物燃料电池是实现污泥和淤泥的减量化、无害化和资源化的重要手段。

中国专利申请号为zl201610375937.6，申请公布日为2016年5月31日的专利申请文件公开了利用油菜秸秆制备微生物燃料电池电极材料的方法，是利用油菜秸秆制备微生物燃料电池电极材料的方法，制备电极比表面积大、比电容高、生物相容性好，电子迁移速率快，产电效果良好。虽然其制备成本低，但仍与传统碳棒的传电性能还是存在差距。中国专利申请号为201410375536.1，申请公布日为2014年8月1日的专利申请文件公布了一种微生物燃料电池利用剩余污泥同步产电产甲烷的方法，该工艺主要由污泥厌氧消化和微生物产电两部分组成，其操作方法是将剩余污泥先进行浓缩，然后加入到微生物燃料电池阳极室中，能同步实现污泥的产电和产甲烷，污泥产电输出电压比只产电情况下提高0.02-0.10v，产电功率提高10-20％，而产甲烷不受影响，甚至能提高5-10％，处理后污泥中残留的有机物可比传统厌氧消化降低20-30％，有利于提高污泥资源化和减量化效率。但是，现有技术并没有实现污泥减量化。综上所述，需要一种技术在实现微生物燃料电池的产电效的同时，提高资源化率。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有技术中，污泥处理效果较差的问题，本发明提供一种微生物燃料电池，包括以秸秆和淤泥混合物为基质的阳极室、以淤泥为基质的阴极室以及质子交换膜，针对特定污水处理产生的污泥和黑臭水体底泥有机物含量多的特点，利用秸秆改进污泥物化特征，解决污泥处理效果差等难题，并提高了传统微生物燃料电池的产电效率。

进一步地，本发明还提供一种微生物燃料电池构造方法，通过待处理淤泥量确定池体尺寸，添加基质进行处理。

进一步地，本发明还提供一种污泥处理方法，将淤泥与秸秆的混合物装入上述微生物燃料电池的阳极室中，将淤泥装入上述微生物燃料电池的阴极室中进行发电处理。本发明不仅解决污泥处置困难等难题，还实现了污染物资源化，固废减量化。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室、质子交换膜和电路系统；阳极室的基质为秸秆和淤泥搅拌混合物，用于为细菌传递电子提供受体；阴极室的基质为淤泥，用于接收电子并通过外电路形成电流；质子交换膜设置于阳极室和阴极室之间，用于阻隔阳极室和阴极室；电路系统的一端与阳极室相连接，另一端与阴极室相连接，用于存储质子交换产生的电能。

优选地，阳极室和阴极室的容积比为2～5:1。

优选地，阳极室和阴极室高宽比均为2～8:1，且阳极室和阴极室高度相等。

优选地，还包括过滤单元，阴极室的远离阳极室的一侧设置有出水渠，过滤单元通过出水渠与阴极室相连通。

优选地，阳极室中秸秆含量为10～30％。

优选地，阳极室中使用的秸秆为条状中空植物秸秆，秸秆的平均长度为10～40cm。

优选地，阳极室和阴极室中使用的淤泥含水量为60％～98％。

本发明还提供一种微生物燃料电池的构造方法，其使用了上述微生物燃料电池，构造方法步骤如下，根据阳极室和阴极室的容积比2～5:1，构建出相应容积的阳极室和阴极室，并在阳极室和阴极室的内壁铺设防水垫层；铺设完毕后，在阳极室和阴极室的之间设置质子交换膜，阳极室和阴极室的底层中心处放置电极；向阳极室和阴极室中添加基质，将电路系统的一端与阳极室相连接，另一端与阴极室相连接。

优选地，s400中设置的阳极和阴极的长度占阳极室高度的90～99％。

本发明还提供一种淤泥的处理方法，将淤泥与秸秆的混合物装入上述微生物燃料电池的阳极室中，将淤泥装入上述微生物燃料电池的阴极室中进行发电处理。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括阳极室、阴极室、质子交换膜和电路系统；阳极室的基质为秸秆和淤泥搅拌混合物，可以为细菌传递电子提供受体；阴极室的基质为淤泥，可以接收电子并通过外电路形成电流；质子交换膜设置于阳极室和阴极室之间，用于阻隔阳极室和阴极室。本发明将秸秆和污泥混合，不仅为产电微生物提供了糖分，而且秸秆的中空结构可以提高阳极室溶解氧含量，从而提高了产电微生物活性，提高产电效率。不仅如此，污泥中的含水量可以达到减量化要求，秸秆和污泥可以形成类似钢筋砼的结构，物理稳定性好，易于运输搬运处理污泥，提高污泥处理效率。

(2)本发明还提供一种微生物燃料电池的构造方法，计算生物燃料电池尺寸，处理完毕后，可以将处理后的淤泥吊起后运输存放，并将电池出水处理达标后排放。在传统微生物燃料电池的基础上，依据阳极和阴极作用原理，利用不同基质，将淤泥中的生物质能转化为电能，实现淤泥资源化和减量化，便于淤泥后期处置。填埋等处置容量明显减少，填埋场处理能力明显提高，且淤泥污染负荷下降；焚烧能耗也大幅度下降；建筑材料、制砖成本明显下降，且使用处理过后的淤泥制砖，强度更大。

(3)本发明还提供一种污泥处理方法，将体量较大的两种废弃物，也就是秸秆和淤泥集成化处理，有效释放废弃物的生物质能，存贮能源，实现资源的循环利用。本发明占地面积小，同时解决了城市清淤淤泥没出处的问题，经过此方法处理后的淤泥强度大、便于在城市中运输，避免了尘土飞扬的问题。减量化水平可以根据质子交换膜旁的直尺直观判断，监测方便快捷。

(4)在污水处理厂运行和河道清淤过程中，产生大量含有重金属的厌氧污泥。本发明中的氧化还原反应，可以削减外层电子的活性，有效钝化重金属离子，降低其危害。另外，对于污泥中的难降解有机物，利用厌氧环境和氧化还原反应，可以有效削减难降解有机物含量，实现污泥无害化处置。

附图说明

图1为本发明以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池示意简图。

图中：100、滤池湿地；200、阳极室；210、垫层；300、阴极室；400、质子交换膜；500、电路系统；510、用电器；600、淤泥出口；700、碳棒电极；800、滤池出水口；900、出水渠。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本发明的一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，如图2所示，包括阳极室200、阴极室300、质子交换膜400和电路系统500。阳极室200的基质为秸秆和淤泥搅拌混合物，混合质量比为0.5～2:1，用于为细菌传递电子提供受体。阴极室300的基质为淤泥，用于接收电子并通过外电路形成电流。阳极室200中使用的秸秆为条状中空植物秸秆，阳极室200和阴极室300中使用的淤泥含水量为60％～98％。本发明不需要操控温度、酸碱度和含水率，秸秆和淤泥有质量比关系，搅拌均匀即可。值得说明的是，阳极室200和阴极室300的容积比为2～5:1，且均为长方体，其高宽比为2～8:1，且阳极室200和阴极室300的高度相等。质子交换膜400设置于阳极室200和阴极室300之间，用于阻隔阳极室200和阴极室300。值得说明的是，质子交换膜400是微生物燃料电池中常用的一种阴阳室隔层，且通指一类隔层能进行离子交换的膜。如果可以满足质子的交换条件，其他类型的ro膜也可以应用于本发明中，比如尼龙膜和聚醋酸酯膜。电路系统500的一端与阳极室200相连接，另一端与阴极室300相连接，用于存储质子交换产生的电能。电路系统500的阳极和阴极均采用碳棒电极700，电流传输线采用铜线，用电器510作为电阻。阳极反应：c6h12o6+6h2o＝6co2+24h⁺+24e^-，阴极反应：6o2+24h⁺+24e^-＝12h2o。阳极反应具有脱水、消耗有机物和固化重金属等作用，阴极化学转化出水。

进一步说明，阳极室200中使用的条状中空植物秸秆是指植物躯干为条状的植物秸秆，如小麦、水稻、玉米等。对所用秸秆的要求：(1)秸秆的平均长度设定为100～400mm，木纤维素含量大于40％，比强度大于0.001n·m/kg，保证污泥处置后的强度，不易破碎；(2)纤维素和半纤维素含量达到65％，用于培养前期主要产电菌嗜甜微生物的活性。微生物燃料电池运行至后期，取出阳极室200的污泥，要求一定的韧性，不然易破损，所以让条状秸秆和污泥形成一种类似钢筋砼的结构，物理稳定性好，易于运输搬运。而且在本发明中，无需对秸秆进行预处理。本发明中阳极室200和阴极室300使用的污泥为污水处理厂污泥和黑臭水体淤泥，菌种丰富。秸秆中含大量易分解糖类有机物，部分秸秆一端露于空气中，条状秸秆的中空秸秆，类似于通风管道，空气的流动实现淤泥内部，出现孔洞，实现通风顺畅，可以提升阳极室200溶解氧含量，易于培养嗜甜微生物，提高此类微生物活性，从而保证其丰富度。嗜甜微生物作为分解有机物的主要作用微生物，是产电微生物的主力军，达到提高产电效率的目的。

此外，微生物燃料电池运行过程中容易出现出水透明度不高的问题，本发明还可以设置过滤单元，阴极室300的远离阳极室200的一侧设置有出水渠900，过滤单元通过出水渠900与阴极室300相连通。过滤单元设置有滤池出水口800，处理后的尾水通过滤池出水口800排出。过滤单元可以设置为滤池湿地100，出水渠900与阴极室300的水平面相差5～15cm，可以保证重力流入滤池湿地100，减少能耗。也可以使用其他水处理设施，以达到处理尾水的目的。

本发明还包括一种微生物燃料电池的构造方法，构造方法步骤如下，

s100、在确定处理后淤泥含水量、秸秆长度和压力压强的情况下，确定秸秆含量，计算公式为：

153.1e^-0.1355w/1000＝4.5-0.7x1+0.04x2+1.9x3

其中，w表示污泥含水率；

x1表示秸秆含量；

x2表示秸秆长度；

x3表示压力压强；

从而得到总质量；将淤泥和秸秆混合均匀后，测定淤泥和秸秆的混合物密度，根据混合物密度，得到阳极室200的尺寸；

s200、根据阳极室200和阴极室300主要的微生物反应，阳极需要有机物和水，阴极需要氧气，同时考虑到最大化处理污泥量，削减主要污染物，达到产电效率最优化的目的，所以设定阳极室200容积大于阴极室300，设定容积比2～5:1，确定阴极室300的尺寸，且需保证阳极室200和阴极室300高度相等；

s300、计算得到微生物燃料电池的尺寸后，使用机械挖出相应尺寸的池体，并铺设垫层210，垫层210可以使用土工布，也可以使用其他防水垫层材料；

s400、垫层210铺设完毕后，按照阳极室200和阴极室300尺寸，设置质子交换膜400，并在其一侧设置直尺，直尺的作用主要是为了观察淤泥减量化情况。阳极室200和阴极室300的底层中心处放置阳极，值得说明的是，阳极和阴极的长度需占据阳极室200高度的90％～99％；

s500、向阳极室200和阴极室300中添加基质，阳极室200的基质为秸秆和淤泥混合搅拌物，阴极室300的基质为淤泥，安装电路系统500，微生物燃料电池产生的电能可供用电器510使用或储存；

s600、根据原淤泥的含水量和预处理达到的含水率，计算预处理后淤泥的体积，计算公式为，

v1/v2＝ps1/ps2＝(1-pw2)/(1-pw1)

其中，v1表示原淤泥的体积，m³；

v2表示预处理后淤泥的体积，m³；

ps1表示原淤泥的含固率，％；

ps2表示预处理后淤泥的含固率，％；

pw1表示原淤泥的含水率，％；

pw2表示预处理后淤泥的含水率，％；

根据淤泥的体积变化，在底面面积不变的条件下，计算变化后的高度；

s700、处理完毕后，使用电葫芦吊起阳极室200中处理后的淤泥，运输存放；

s800、微生物燃料电池出水导入过滤单元进行处理，处理达到区域《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)的要求后排放。

待淤泥的含水率达到60％时，达到处理完毕的目标，确定使用秸秆长度100mm，上部无其他压力，计大气压强0.1mpa，得出秸秆含量为12.41％。由于淤泥和秸秆作为一个整体来改善淤泥力学性质，所以可以使用电动葫芦吊起阳极室200处理后的韧性较好、结构强度较强的淤泥，运输存放。由于阴极室300二氧化碳和甲烷气体减少，微生物燃料电池产电量下降，即阴极室300营养物质少，此时阴极室300淤泥由于含水量依然较大，所以采用阴极室300淤泥出口600出泥，利用污泥泵提升至地面进行其他有效处置。本发明的发电量相较于普通微生物燃料电池而言，发电量可以提高40～60％。

此外，本发明还涉及一种淤泥的处理方法，也就是说，可以将淤泥与秸秆的混合物装入上述微生物燃料电池的阳极室200中，将淤泥装入上述微生物燃料电池的阴极室300中进行发电处理。

在实际应用中，例如，某城市黑臭河道整治工程项目，在清淤工程中，产生约100t淤泥急需处置(密度近似1t/m³)，淤泥含水量90％，且区域水环境质量标准需达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准。另外，地区地下水深度达6m，所以本次工程预防地下水渗出的情况，设置微生物燃料电池高度为5m。

计算微生物燃料电池的尺寸，以20m³作为一个单元淤泥处置装置，分为5组。

主要参数比例：高宽比5:1，阳极室200容积和阴极室300容积比为2:1。

由此得出宽度为1m，高度为5m。阳极室200长度为2.66m，阴极室300长度为1.33m。

由于工程较小，在靠近岸坡处找到一处合适场地，采用人工挖掘的方式，制作出原构筑物。并铺设土工布，防止雨水侵入和淤泥污水污染外部环境。

微生物燃料电池阳极室200的基质处理，需要淤泥和秸秆混合比率为12.41％进行搅拌混合(由于长高比为0.532，质量比采用低比例)，淤泥内部出现小洞，通风顺畅，改善淤泥厌氧环境。秸秆是阳极室200中生化反应的重要材料，同时，后期微生物燃料电池阳极淤泥含水量下降，淤泥和秸秆的组合类似于钢筋混凝土的结构，提高物质的物理力学性质，方便土块吊起运输。

通过秸秆的孔洞结构提高淤泥中的通风效果带来氧气，并且秸秆中的糖分为阳极室200的微生物生化反应提供原料。由于阳极室200的环境性质发生改变，增加微生物燃料电池阳极室200生化反应器中主要作用微生物菌属嗜甜微生物(r.ferrireducens)的活性。

阳极室200和阴极室300的底层中心处放置石墨碳棒电极700，阳极和阴极的长度需占据阳极室200高度的十分之九。

本实施例还包括一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括滤池湿地100、阳极室200、阴极室300、质子交换膜400和电路系统500。所述的阳极室200和阴极室300之间以质子交换膜400隔离，阳极室200中产生的质子与阴极室300中厌氧的环境中产生的二氧化碳和甲烷等气体反应，形成h2o。微生物燃料电池净化后的出水经滤池湿地100作用后，主要指标为高锰酸盐指数8mg/l，氨氮1.5mg/l，总磷0.3mg/l。经水平面相差10cm的滤池湿地100深度处理后，完全达到区域《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)的要求，达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准排放。

经过5天的时间，阳极室200中淤泥由原来的5m，下降到1.25m(在直尺中直观反应)，淤泥的含水率为60％。达到处理要求后，使用电动葫芦吊起，装车运输。

新型改良后的微生物燃料电池，产生的电流电压达到2.4±1v，并通过电源存储的方式，实现淤泥生物质能的资源化利用，产电效率相当于阳极阴极全是淤泥基质的微生物燃料电池1.5倍。

待淤泥的含水率达到60％时，达到处理完毕的目标。使用电动葫芦，吊起处理后的韧性较好、强度较强的淤泥(由于淤泥和秸秆作为一个整体来改善淤泥力学性质)，运输至指定地点深加工，原坑洞可以继续处理后面产生的淤泥，或直接土方回填，植种绿化。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于实际应用参数的调整。例如，某城市黑臭河道整治工程项目，在清淤工程中，产生约100t淤泥急需处置(密度近似1t/m³)，淤泥含水量90％，且区域水环境质量标准需达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准。另外，地区地下水深度达3m(地下水位较低)，所以本次工程预防地下水渗出的情况，设置微生物燃料电池高度为2m。

计算微生物燃料电池的尺寸，以20m³作为一个单元淤泥处置装置，分为5组。

主要参数比例：高宽比2:1，阳极室200容积和阴极室300容积比为5:1。

由此得出单个处理装置的阳极室200为16.67m³，阴极室300为3.33m³。宽度为1m，高度为2m。阳极室200长度为8.33m，阴极室300长度为1.67m。

由于工程较小，在靠近岸坡处找到一处合适场地，采用人工挖掘的方式，制作出原构筑物。并铺设土工布，防止雨水侵入和淤泥污水污染外部环境。

微生物燃料电池阳极室200的基质处理，需满足处理目标淤泥含量60％，秸秆平均长度400mm，压力压强为0.1mpa，需要淤泥含秸秆的比例为29.56％。按此比例进行搅拌混合(由于长高比为4.165，阳极室200为扁平状，为防止起吊过程中硬化淤泥碎裂，采用数值小的淤泥秸秆质量比)，淤泥内部出现小洞，通风顺畅，改善淤泥厌氧环境。秸秆是阳极室200中生化反应的重要材料，同时，后期微生物燃料电池阳极淤泥含水量下降，淤泥和秸秆的组合类似于钢筋混凝土的结构，提高物质的物理力学性质，方便土块吊起运输。

通过秸秆的孔洞结构提高淤泥中的通风效果带来氧气，并且秸秆中的糖分为阳极室200的微生物生化反应提供原料。由于阳极室200的环境性质发生改变，增加微生物燃料电池阳极室200生化反应器中主要作用微生物菌属嗜甜微生物(r.ferrireducens)的活性。

阳极室200和阴极室300的底层中心处放置石墨碳棒电极700，阳极和阴极的长度需占据阳极室200高度的十分之九。

本实施例还包括一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括滤池湿地100、阳极室200、阴极室300、质子交换膜400和电路系统500。所述的阳极室200和阴极室300之间以质子交换膜400隔离，阳极室200中产生的质子与阴极室300中厌氧的环境中产生的二氧化碳和甲烷等气体反应，形成h2o。微生物燃料电池净化后的阴极室300，出水经滤池湿地100作用后，主要指标为高锰酸盐指数5mg/l，氨氮1.0mg/l，总磷0.5mg/l。阴极室300出水经水平面相差10cm的滤池湿地100深度处理后，完全达到区域《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)的要求，达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准排放。

经过5天的时间，阳极室200中淤泥由原来的2m，下降到0.5m(在直尺中直观反应)，淤泥的含水率为60％。达到处理要求后，使用电动葫芦吊起，装车运输。

新型改良后的微生物燃料电池，产生的电流电压达到3.0±1v，并通过电源存储的方式，实现淤泥生物质能的资源化利用，产电效率相当于阳极阴极全是淤泥基质的微生物燃料电池的2倍。

待淤泥的含水率达到60％时，达到处理完毕的目标。使用电动葫芦，吊起处理后的韧性较好，强度较强的淤泥(由于淤泥和秸秆作为一个整体来改善淤泥力学性质)，运输至指定地点深加工，原坑洞可以继续处理后面产生的淤泥，或直接土方回填，植种绿化。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于实际应用参数的调整。例如，某城市黑臭河道整治工程项目，在清淤工程中，产生约150吨淤泥急需处置(密度近似1t/m³)，淤泥含水量90％，且区域水环境质量标准需达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准。另外，地区地下水深度达6m，所以本次工程预防地下水渗出的情况，设置微生物燃料电池高度为5m。

计算微生物燃料电池的尺寸，以30m³作为一个单元淤泥处置装置，分为5组。

主要参数比例：高宽比3:1，阳极室200容积和阴极室300容积比为3:1。

由此得出单个处理装置的阳极室200为25.5m³，阴极室300为8.5m³。宽度为1.67m，高度为5m。阳极室200长度为3.06m，阴极室300长度为1.02m。

由于工程较小，在靠近岸坡处找到一处合适场地，采用人工挖掘的方式，制作出原构筑物。并铺设土工布，防止雨水侵入和淤泥污水污染外部环境。

微生物燃料电池阳极室200的基质处理，淤泥处理含水率目标为80％，使用秸秆的平均长度为300mm，计算得出，秸秆含量为23.84％。质量比例按此比例进行搅拌混合(由于长高比为0.61，近似等于1，故采用此淤泥秸秆质量比)，淤泥内部出现小洞，通风顺畅，改善淤泥厌氧环境。秸秆是阳极室200中生化反应的重要材料，同时，后期微生物燃料电池阳极淤泥含水量下降，淤泥和秸秆的组合类似于钢筋混凝土的结构，提高物质的物理力学性质，方便土块吊起运输。

通过秸秆的孔洞结构提高淤泥中的通风效果带来氧气，并且秸秆中的糖分为阳极室200的微生物生化反应提供原料。由于阳极室200的环境性质发生改变，增加微生物燃料电池阳极室200生化反应器中主要作用微生物菌属嗜甜微生物(r.ferrireducens)的活性。

阳极室200和阴极室300的底层中心处放置石墨碳棒电极700，阳极和阴极的长度需占据阳极室200高度的十分之九。

本实施例还包括一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括滤池湿地100、阳极室200、阴极室300、质子交换膜400和电路系统500。阳极室200和阴极室300之间以质子交换膜隔离，阳极室200中产生的质子与阴极室300中厌氧的环境中产生的二氧化碳和甲烷等气体反应，形成h2o。微生物燃料电池净化后的阴极室300，出水经滤池湿地100作用后，主要指标为高锰酸盐指数7mg/l，氨氮1.3mg/l，总磷0.6mg/l。阴极室300出水经水平面相差10cm的滤池湿地100深度处理后，完全达到区域《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)的要求，达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准排放。

经过5天的时间，阳极室200中淤泥由原来的5m，下降到1.25m(在直尺中直观反应)，淤泥的含水率为80％。达到处理要求后，使用电动葫芦吊起，装车运输。

新型改良后的微生物燃料电池，产生的电流电压达到3.1±1.1v，并通过电源存储的方式，实现淤泥生物质能的资源化利用，产电效率相当于阳极阴极全是淤泥基质的微生物燃料电池的1.8倍。

待淤泥的含水率达到80％时，达到处理完毕的目标。使用电动葫芦，吊起处理后的韧性较好，强度较强的淤泥(由于淤泥和秸秆作为一个整体来改善淤泥力学性质)，运输至指定地点深加工，原坑洞可以继续处理后面产生的淤泥，或直接土方回填，植种绿化。

实施例4

本实施例的基本内容同实施例1，其不同之处在于实际应用参数的调整。例如，某城市污水处理厂污泥减量化处理项目，在此工程中，每周产生约300t污泥急需处置(密度近似1t/m³)，污泥含水量90％，且区域水环境质量标准需达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准。另外，地区地下水深度达6m，所以本次工程预防地下水渗出的情况，设置微生物燃料电池高度为5m。

计算微生物燃料电池的尺寸，以100m³作为一个单元淤泥处置装置，分为3组。

主要参数比例：高宽比3:1，阳极室200容积和阴极室300容积比为3:1。

由此得出单个处理装置的阳极室200为75m³，阴极室300为25m³。宽度为1.67m，高度为5m。阳极室200长度为9m，阴极室300长度为3m。

由于工程较小，在靠近岸坡处找到一处合适场地，采用人工挖掘的方式，制作出原构筑物。并铺设土工布，防止雨水侵入和淤泥污水污染外部环境。

微生物燃料电池阳极室200的基质处理，淤泥处理含水率目标为70％，计算得出，秸秆含量为23.84％。参照此比例，淤泥和秸秆质量比例进行搅拌混合(由于长高比为1.8，且处理淤泥量过大，采用此质量比)，淤泥内部出现小洞，通风顺畅，改善淤泥厌氧环境。秸秆是阳极室200中生化反应的重要材料，同时，后期微生物燃料电池阳极淤泥含水量下降，淤泥和秸秆的组合类似于钢筋混凝土的结构，提高物质的物理力学性质，方便土块吊起运输。

通过秸秆的孔洞结构提高淤泥中的通风效果带来氧气，并且秸秆中的糖分为阳极室200的微生物生化反应提供原料。由于阳极室200的环境性质发生改变，增加微生物燃料电池阳极室200生化反应器中主要作用微生物菌属嗜甜微生物(r.ferrireducens)的活性。

阳极室200和阴极室300的底层中心处放置石墨碳棒电极700，阳极和阴极的长度需占据阳极室200高度的十分之九。

本实施例还包括一种以秸秆和淤泥为基质的微生物燃料电池，包括滤池湿地100、阳极室200、阴极室300、质子交换膜400和电路系统500。阳极室200和阴极室300之间以质子交换膜400隔离，阳极室200中产生的质子与阴极室300中厌氧的环境中产生的二氧化碳和甲烷等气体反应，形成h2o。微生物燃料电池净化后的阴极室300，出水经滤池湿地100作用后，主要指标为高锰酸盐指数8mg/l，氨氮1.0mg/l，总磷0.5mg/l。阴极室300出水经水平面相差10cm的滤池湿地100深度处理后，完全达到区域《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)的要求，达到《国家地表水质量标准》(gb3838-2002)中ⅳ类水标准排放。

经过5天的时间，阳极室200中污泥由原来的5m，下降到1.25m(在直尺中直观反应)，污泥的含水率为60％。达到处理要求后，使用电动葫芦吊起，装车运输。

新型改良后的微生物燃料电池，产生的电流电压达到3.8±0.5v，并通过电源存储的方式，实现污泥生物质能的资源化利用，产电效率相当于阳极阴极全是污泥基质的微生物燃料电池的1.1倍。

待污泥的含水率达到70％时，达到处理完毕的目标。使用电动葫芦，吊起处理后的韧性较好，强度较强的污泥(由于污泥和秸秆作为一个整体来改善淤泥力学性质)，运输至指定地点深加工，原坑洞可以继续处理后面产生的污泥。