(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210630252.7 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 北京林业大 学 地址 100083 北京市海淀区清华 东路35号 (72)发明人 李敏　邰艳风　汪玲君　赵欣　 何琴琴　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 任晓云 (51)Int.Cl. C25B 9/23(2021.01) C25B 9/60(2021.01) C25B 1/01(2021.01) C01B 25/02(2006.01) C01B 25/45(2006.01)C12N 1/20(2006.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种硫还原地杆菌微生物电解池高效回收 磷的方法 (57)摘要 本发明公开了一种硫还原地杆菌微生物电 解池高效回收磷的方法， 属于含磷废水处理与资 源化利用领域。 本发明的方法通过在微生物电解 池中引入产电菌—硫还原地杆菌PCA菌株， 缩短 了启动时间， 降低了反应能耗； 选择了便宜且更 有利于鸟粪石结晶附着的不锈钢网作为阴极， 并 通过对实验 条件的探究与优化， 提高了鸟粪石产 物的纯度， 达到了同时获得高磷回收率和高产物 纯度的目的。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 114836774 A 2022.08.02 CN 114836774 A 1.一种回收废水中磷的方法， 包括如下步骤： (1)在电解池的阳极室接种硫还原地杆菌， 施加电压运行电解池， 每次电流接近零 时更 换阳极溶液和阴极溶 液， 电流稳定后完成电解池的启动； (2)更换阳极溶液和阴极溶液， 所述阳极溶液和步骤(1)中的相同， 所述阴极溶液为含 磷废水， 施加电压运行电解池， 反应结束后完成磷的回收。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 所述电解池为双室微 生物电解池； 阳极由碳刷、 碳毡、 碳布和石墨毡中的一种制成； 阴极为不锈钢网； 所述电解池的电路中串联电阻。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于： 所述硫还原地杆菌为硫还原地杆菌 (Geobacter  sulfurreducens)PCA菌株， 保藏编号 为ATCC51573。 4.根据权利 要求1‑3中任一项所述的方法， 其特征在于： 步骤(1)中， 接种的硫还原地杆 菌的菌液与阳极溶 液和菌液的总体积之比为1:5～10； 所述阴极溶 液为磷酸盐缓冲溶 液； 具体的， 所述磷酸盐缓冲溶 液的浓度为5 0～100mM； 步骤(1)中施加的电压为0.5～1.1V； 电解池的运行温度为20～3 5℃； 所述电流稳定 至少三个周期即完成电解池的启动。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的方法， 其特征在于： 所述阳极溶液包括如下组分： NH4Cl、 KCl、 NaH CO3、 NaH2PO4、 Na2SeO4、 维生素溶液、 微量元素溶液和5.0～ 25.0mM乙酸钠； 具体的， 所述阳极溶液的组成如下： 0.25g/L  NH4Cl、 0.1g/L KCl、 2.5g/L  NaHCO3、 0.6g/ L NaH2PO4、 1mM Na2SeO4、 10mL/L维生素 溶液、 10mL/L 微量元素溶液和5.0～ 25.0mM乙酸钠。 6.根据权利 要求1‑5中任一项所述的方法， 其特征在于： 步骤(2)中， 所述含磷废水中的 Mg/P摩尔比为1～1.5， N/P摩尔比为1～6； 步骤(2)中施加的电压为0.5～1.1V； 所述电解池的运行时间为72 ～96h。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于： 步骤(2)中施加的电压为0.7～1.1V。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 步骤(2)中施加的电压为0.7～0.9 V。 9.根据权利 要求1‑8中任一项所述的方法， 其特征在于： 步骤(2)中， 所述含磷废水中磷 的初始浓度为1～4mM 。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特 征在于： 所述含 磷废水中磷的初始浓度为2 ～4mM。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114836774 A 2一种硫还原地杆菌微生物电解池高 效回收磷的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及含磷废水处理与资源化利用领域， 具体涉及的是一种硫还原地杆菌微 生物电解池高效回收磷的方法。 背景技术 [0002]磷作为所有生命体的关键元素之一， 也是我国的战略储备资源， 由于它主要来源 于不可再生的磷矿石， 并且随着人们的不断开采利用以及磷循环的自然沉降， 变得越来越 稀缺， 甚至有可能在100 ‑200年内枯竭。 同时， 生活中还普遍存在着因大量含磷废水的排放 所造成的水体富营养化现象。 因此， 回收损失的磷不仅可以缓解磷资源短缺的问题， 还可以 降低水污染的风险， 从废水中回收磷具有十分重要的现实意 义。 [0003]目前的磷回收技术主要包括化学沉淀法、 生物处理法、 吸附法、 结晶法、 离子交换 法等， 然而这些技术大多存在设备复杂、 成本高昂、 产物纯度低、 不能直接应用于农业等问 题。 鸟粪石作为其中一种磷回收产物， 可用作高效缓释磷肥， 因而受到广泛关注。 但其回收 过程受pH、 温度、 搅拌强度、 共存离子浓度等外界条件的影响， 特别是需要pH为8 ‑10的高碱 度条件， 增 加了技术成本， 故 急需采取新方法来降低成本投入。 [0004]微生物电解池作为一种新型的技术既能够产能也能够进行废水、 废物的处理， 同 时在磷资源回收方面有其独特的潜力。 由于其阳极的电活性细菌可将废水中的有机物降解 成二氧化碳、 电子和质子， 电子可通过外电路到达阴极， 在阴极与质子反应生成氢气和氢氧 根， 使得局部pH值升高， 为鸟粪石生 成提供碱性条件， 达到同时降低药耗、 能耗， 并高效回收 磷资源的目的。 [0005]CH3COO‑+3H2O→8H++8e‑+HCO3‑+CO2↑8H2O+8e‑→8OH‑+4H2↑ [0006]在以往对于微生物电解池回收磷的研究中， 多集中于改变反应器的构造来探究鸟 粪石回收的可行性， 存在磷回收效率较低以及 对生成的鸟粪石沉淀的纯度没有过多研究等 问题。 发明内容 [0007]针对现有技术中存在的缺陷—主要为鸟粪石回收pH值要求高、 产物难分离， 微生 物电化学磷回收也存在磷回收效率不高、 产物纯度低、 操作条件对产物纯度的影响不明确 等问题， 本发明提供了一种硫还原地杆菌微生物电解池高效回收磷的方法， 本发明通过在 微生物电解池中引入产电菌—硫还原地杆菌PCA菌株， 缩短了启动时间， 降低了反应能耗； 选择了便宜且更有利于鸟粪石 结晶附着的不锈钢网作为阴极， 并通过对实验条件的探究与 优化， 提高了鸟粪石产物的纯度， 达 到了同时获得高磷回收率和高产物纯度的目的。 [0008]本发明首 先提供了一种回收废水中磷的方法， 包括如下步骤： [0009](1)在电解池的阳极室接种硫还原地杆菌， 施加电压运行电解池， 每次电流接近零 时更换阳极溶液和阴极溶 液， 电流稳定后完成电解池的启动； [0010](2)更换阳极溶液和阴极溶液， 所述阳极溶液和步骤(1)中的相同， 所述阴极溶液说　明　书 1/5 页 3 CN 114836774 A 3