CN108117149A - 一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置和方法，以厌氧反应罐为主体，内置石墨毡电极微生物电解池(MEC)构成高含固率有机废物处理装置，通过微电流刺激强化高含固率有机废物水解，悬浮微生物和电极微生物梯度利用水解中间产物，采用水解液循环替代搅拌，解决消化过程中有机酸和氨氮累积问题，提升挥发性有机酸的转化速率和最终甲烷产率，实现高含固率有机废物的高效降解，易于维护，具有优良的环保效益和经济效益。

Description

一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置和方法

技术领域

本发明属于固体废物处理装置及方法技术领域，具体涉及一种以厌氧细菌作为生物催化剂，利用微生物电解池电流激励高含固率有机废物水解，微生物阴极同步产生甲烷和氢气的装置及方法。

背景技术

有机废物是指人们在生产活动中产生的丧失原有利用价值或虽未丧失利用价值但被抛弃或放弃的固态或液态的有机类物品和物质，包括农业有机废物(主要包括农作物秸秆藤蔓、畜禽粪便和水产废弃物等)、工业有机废物(主要包括高浓度有机废水、有机废渣等)、市政有机垃圾(主要包括园林绿化废弃物、市政污泥、屠宰厂动物内含物、餐厨垃圾等)三大类。厌氧消化在能量平衡方面比堆肥法、焚烧发电和填埋法更有优势，通过厌氧消化获得的总能量比厌氧消化装置的建立和运转所消耗的能量大；消化过程不需要氧气，降低了动力消耗，运行成本得以降低，而且固体物质被消化后可以得到高质量的有机肥料和土壤改良剂，让固体有机质所含的氮磷钾等资源得以循环利用。

传统湿式厌氧消化反应器需要将进料稀释至含固率5％左右，与之相比较，高含固率(15-30％)厌氧消化具备如下优点：(1)设备体积可以缩减为低含固率厌氧反应器的1/3～1/2，占地面积小，投资少，能耗小，运行费用低；(2)有机负荷和产气率都明显高于低含固率厌氧反应器；(3)高含固率厌氧反应处理过程中不会产生浮渣层和沉淀；(4)高含固率厌氧反应器对进料预处理的要求不如低含固率厌氧反应器严格；(5)高含固率厌氧反应系统的产物后处理系统简单，且规模较小。但在高含固率的状态下，物料的处理如运输、预处理和混合等技术手段都与低含固率系统截然不同，需要开发适配反应器。

公开号为CN101381675B的专利公开了一种卧式带搅拌有机废物厌氧消化处理设备，该设备包括：进料口、卧式消化罐、搅拌器、出料口、沼渣排放管、输送泵、接种混合槽、动力装置、进料槽和沼气出口；该装置提供了一种有机废物处理技术，能够在15％～35％含固率条件下，通过厌氧消化技术降解有机固体废物并产生清洁能源沼气的技术。但该发明中设置的搅拌器会提高运行成本，而且缺乏对高含固率厌氧消化过程中普遍存在的高氨氮、高浓度挥发性有机酸累积等问题的应对措施。

公开号为CN105601070A的专利公开了：一种有机废物的厌氧消化-微生物电解耦合反应系统，包括厌氧消化反应器、电解水装置、提取装置和脱水装置。但该发明中选用的电极为不锈钢、石墨、镍、钢、金属合金或金属氧化物，主要作用机理为电解水，金属电极没有很好的生物兼容性，不能充分利用微生物与电化学耦合机制促进有机物分解，因此所需电压较高，一方面增加了运行成本，也另一方面容易造成微生物生态的不稳定，造成系统失败。

发明内容

本发明的目的在于解决现有高含固率有机废物的处理方法存在耗时长、甲烷产量低、运行成本高和高氨氮、高浓度挥发性有机酸累积等问题，提供一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置。

进一步地，本发明的目的还在于提供一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，包括：进料粉碎搅拌器、厌氧反应罐、沼气收集罐、回流水调节罐、废渣储罐、直流电源和自上而下分布于所述厌氧反应罐内部的生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C，与所述厌氧反应罐共同构成高含固率有机废物处理装置；其中：

所述进料粉碎搅拌器包括分别用于进、出物料的进料口、出料口和回流进料口(103)；

所述厌氧反应罐包括进料口、顶端出气口、物料回流出口、上端出水口、位于所述厌氧反应罐下端的回流水布水管和位于所述厌氧反应罐底部的出料口；

所述进料粉碎搅拌器的进料口分别与所述厌氧反应罐的进料口、物料回流出口相连；

所述沼气收集罐的顶部与所述顶端出气口相连；

所述回流水调节罐上端与所述上端出水口相连、下端与所述回流水布水管相连；

所述废渣储罐与所述厌氧反应罐的出料口相连；

所述生物阳极A位于所述上端出水口的水平线以下，且与所述直流电源的正极相连；

所述生物阴极B位于所述生物阳极A下方、所述厌氧反应罐的进料口水平线以上，且与所述直流电源的负极相连；

所述生物阳极C位于所述厌氧反应罐的进料口水平线下，且与所述直流电源的正极相连。

进一步地，所述生物阳极A由两层惰性细孔径板、多个石墨毡和导线(A03)组成，其中，所述石墨毡之间用导线相连，且置于所述两层惰性细孔板中间。

进一步地，所述生物阴极B由两层惰性中孔径板、多个石墨毡和导线(B03)组成，其中，所述石墨毡之间用导线相连，置于所述两层惰性细孔板中间。

进一步地，所述生物阳极C由两层惰性大孔径板、多个石墨毡和导线(C03)组成，其中，所述石墨毡之间用导线相连，置于所述两层惰性细孔板中间。

一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，采用上述微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，包括以下步骤：

S1、培养厌氧消化菌接种液

将污水处理厂厌氧池的菌泥和厌氧培养液以体积比为17：1混合，在25-35℃下活化培养3-5天，得到厌氧消化菌接种液；

S2、处理阳极石墨毡和阴极石墨毡

将裁剪好的石墨毡放置于丙酮溶液中浸泡3h，在真空环境下过滤洗涤以去除油溶物；再将上述石墨毡浸泡在去离子水中加热煮沸3h后，置于120℃下烘干；然后将洗涤烘干后的石墨毡置于浓硝酸中浸泡5h，之后用去离子水清洗至中性，最后在120℃下烘干待用；

S3、阴、阳极生物膜驯化挂膜

在装有步骤S2中所述石墨毡的所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，并向所述厌氧反应罐中连续泵入步骤S1中所述的厌氧消化菌接种液，监测所述高含固率有机废物处理装置内的输出电流，每隔20min录电流，电流缓慢增大，直至所述输出电流达到稳定的最大值；然后同时向所述厌氧反应罐中泵入不同体积比的高含固率有机废物和步骤S1中所述的厌氧消化菌接种液，通过所述回流水调节罐调整所述厌氧反应罐内的总含固率和液面高度，每隔20min记录电流，刚开始电流有所波动，之后电流不断升高，直至输出电流达到稳定的最大值，即所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C的生物膜驯化挂膜成熟；

S4、运行步骤S3中驯化挂膜后的高含固率有机废物处理装置

在所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，将高含固率有机废物液和所述物料回流出口的回流物料粉碎搅拌后连续泵入所述厌氧反应罐内，其中，

所述回流物料作为接种物给进料接种；

所述生物阳极C置于高含固率有机废物的底物中，通过所述石墨毡上挂膜的微生物和电流刺激促进有机物水解酸化；

所述生物阴极B通过石墨毡上挂膜的微生物和电流刺激还原析氢和产甲烷；

所述生物阳极A置于高含固率有机废物的上清液中，通过石墨毡上挂膜的微生物和电流刺激进一步促进挥发性脂肪酸类小分子有机物降解；

所述高含固率有机废物的上清液通过所述回流水调节罐检测pH值、硫化物、氨氮、挥发酚、化学需氧量和挥发性脂肪酸的含量；运行开始挥发性脂肪酸呈上升趋势，随着水力停留时间的增加，回流水中挥发性脂肪酸含量不断下降；趋于稳定时，所述厌氧反应罐的出料口开始排渣进入所述废渣储罐，所述厌氧反应罐的进料口再次进料所述高含固率有机废物；不稳定时，循环泵入所述回流水布水管继续处理，产生的生物气通过沼气收集罐收集。

进一步地，步骤S1中，所述的厌氧培养液由以下质量浓度的组分组成：C₆H₁₂O₆·H₂O15.4g/L、C₂H₃NaO₂ 38.5g/L、NH₄Cl 4.3g/L、K₂HPO₄·3H₂O 1.6g/L，微量元素5mL/L，其中，所述微量元素由以下质量浓度的组分组成：EDTA 5g/L、ZnSO₄·7H₂O 2.2g/L、CoCl₂·6H₂O1.6g/L、MnCl₂·4H₂O 5.0g/L、FeSO₄·7H₂O 5.0g/L、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O 1.1g/L、CuSO₄·5H₂O 1.6g/L、NiCl₂·6H₂O 0.1g/L，以及MgSO₄·7H₂O 5.0g/L或MgCl₂ 4.1g/L、CaCl₂·2H₂O5.5g/L或CaCl₂ 4.2g/L，pH值为6.8-7.2。

进一步地，步骤S3中，所述同时泵入高含固率有机废物与所述厌氧消化菌接种液的体积比分别按照0：1、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1和1：0变化，每隔3-5d调整一次。

进一步地，步骤S3中，所述高含固率有机废物包括剩余污泥、畜禽粪便、餐厨垃圾或农业废弃物。

进一步地，步骤S4中，所述高含固率有机废物液及回流物料的体积比为4：1。

进一步地，步骤S4中，所述通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源包括：取样检测NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P的浓度，根据摩尔比n(Mg)：n(P)：n(N)＝1.5：1：0.6投加镁源和磷源作为沉淀剂，再依据m(沸石)：m(N剩余)＝1：7.8的质量比同步投加沸石进行吸附。

进一步地，步骤S4中，pH值发生波动时投加缓冲溶液。

进一步地，步骤S4中，氨氮浓度过高时，通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源或者利用沼气发电余热进行高浓度氨氮直接吹脱。

进一步地，步骤S4中，所述回流水均衡罐体不同深度的有机质浓度，同时不断通过所述生物阴极B，在嗜氢型甲烷菌的作用下进把氢气、氢离子和二氧化碳转化为能源气体甲烷，也同时不断通过所述生物阳极A和C时促进所述高含固率有机废物的底物降解；通过调节进料和出料含水率，所述厌氧反应罐内部的水位恒定，仅产生少量外排水。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)耐高浓度有机负荷，耐受更高氨氮浓度，耦合微生物电极可强化有机酸进一步降解，

减轻低C/N比物料在厌氧消化过程中出现高浓度氨氮累积抑制产甲烷的问题。

(2)本发明采用的三层生物电极梯度利用有机质，底部阳极促进固体有机质水解酸化，上清液中阳极促进小分子有机物降解，阴极析氢同步还原二氧化碳产甲烷，通过回流水循环梯度利用微生物电解作用促进产甲烷的效率和含量。

(3)本发明通过监测和调节回流水调节罐实时了解反应器主体情况，利用回流水低速循环替代物料搅拌，减少高含固率物料厌氧消化的运行成本。

(4)本发明的装置中，回流循环水可以进行氮磷资源回收，同时解决反应器内氨氮累的困扰。

(5)本发明的装置可以在线监测反应器的主要运行指标，安全、环保且节约人力成本。

(6)本发明方法处理高含固率有机废物时，仅少量外排水，节约资源的同时保护环境。

附图说明

图1是本发明中微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置的结构示意图；

图2是本发明中生物阳极A的剖面图；

图3是本发明中生物阳极B的剖面图；

图4是本发明中生物阳极C的剖面图；

图5是本发明的实施例中不同氨氮负荷下挥发性有机酸降解率的变化图；

图6是本发明的实施例中外投加镁源和直接投加沸石吸附氨氮的去除效率变化图；

图7是本发明的实施例中外投加镁源和直接投加沸石吸附磷酸盐的去除效率变化图。

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如附图1所示，一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，包括进料粉碎搅拌器1、厌氧反应罐2、沼气收集罐3、回流水调节罐4、废渣储罐5、直流电源6、生物阳极A、生物阴极B、生物阳极C，进料粉碎搅拌器1的进料口101用于进料，进料粉碎搅拌器1的出料口102与厌氧反应罐2的物料回流出口203、厌氧反应罐2的进料口201分别相连，沼气收集罐3与厌氧反应罐2的顶端出气口202相连，回流水调节罐4上端与厌氧反应罐2的上端出水口204相连，回流水调节罐4下端与厌氧反应罐2下端的回流水布水管205相连，废渣储罐5与厌氧反应罐2底部的出料口206相连，直流电源6负极与生物阴极B相连，直流电源6正极与生物阳极A和生物阳极C相连。

其中，厌氧反应罐2上有进料口201、顶端出气口202、物料回流出口203、出水口204、回流水布水管205和出料口206六个进出口，生物阳极A置于厌氧反应罐2内部，位于出水口204水平线以下；生物阴极B置于厌氧反应罐2内部，位于生物阳极A下方和进料口201水平线以上，生物阳极C置于厌氧反应罐2内部，位于进料口201水平线以下。

如附图2、3、4所示，生物阳极A由两层惰性细孔径板A01和多个石墨毡A02组成，石墨毡A02设在两层惰性细孔板A01中间，多个石墨毡A02用导线相连；生物阴极B由两层惰性中孔径板B01和多个石墨毡B02组成，石墨毡B02设在两层惰性细孔板B01中间，多个石墨毡B02用导线相连；生物阳极C由两层惰性大孔径板C01和多个石墨毡C02组成，石墨毡C02设在两层惰性细孔板C01中间，多个石墨毡C02用导线相连。

实施例

一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，包括以下步骤：

S1、培养厌氧消化菌接种液

将污水处理厂厌氧池的菌泥和厌氧培养液以体积比为17：1混合，在25-35℃下活化培养3-5天，得到厌氧消化菌接种液；上述厌氧培养液由以下质量浓度的组分组成：C₆H₁₂O₆·H₂O 15.4g/L、C₂H₃NaO₂ 38.5g/L、NH₄Cl 4.3g/L、K₂HPO₄·3H₂O 1.6g/L，微量元素5mL/L，其中，微量元素由以下质量浓度的组分组成：EDTA 5g/L、ZnSO₄·7H₂O 2.2g/L、CoCl₂·6H₂O 1.6g/L、MnCl₂·4H₂O 5.0g/L、FeSO₄·7H₂O 5.0g/L、MgSO₄·7H₂O 5.0g/L或MgCl₂ 4.1g/L、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O 1.1g/L、CaCl₂·2H₂O 5.5g/L或CaCl₂ 4.2g/L、CuSO₄·5H₂O 1.6g/L、NiCl₂·6H₂O 0.1g/L，pH值为6.8-7.2。

S2、处理阳极石墨毡和阴极石墨毡

将裁剪好的石墨毡放置于丙酮溶液中浸泡3h，在真空环境下过滤洗涤以去除油溶物；再将上述石墨毡浸泡在去离子水中加热煮沸3h后，置于120℃下烘干；然后将洗涤烘干后的石墨毡置于浓硝酸中浸泡5h，之后用去离子水清洗至中性，最后在120℃下烘干待用。

S3、阴、阳极生物膜驯化挂膜

在装有步骤S2中石墨毡的生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，并向厌氧反应罐(2)中连续泵入步骤S1中的厌氧消化菌接种液，监测高含固率有机废物处理装置内的输出电流，每隔20min时间记录电流，电流缓慢增大，直至上述输出电流达到稳定的最大值；然后同时向厌氧反应罐(2)中泵入不同体积比的高含固率有机废物和步骤S1中的厌氧消化菌接种液，通过回流水调节罐(4)调整厌氧反应罐(2)内的总含固率和液面高度，每隔20min时间记录电流，刚开始电流有所波动，之后电流不断升高，直至输出电流达到稳定的最大值，挂膜驯化时高含固率有机废物(如剩余污泥、畜禽粪便、餐厨垃圾或农业废弃物等)目标底物及厌氧消化菌接种液的体积比分别为0：1、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1、1：0稳定后，表明挂膜驯化成熟。

S4、运行步骤S3中驯化挂膜后的耦合双阳极微生物电解池

在生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，将体积比为4：1的高含固率有机废物液和物料回流出口(203)的回流物料粉碎搅拌后连续泵入厌氧反应罐(2)内，其中，回流物料作为接种物给进料接种；

生物阳极C置于高含固率有机废物的底物中，通过石墨毡(C02)上挂膜的微生物和电流刺激促进有机物水解酸化；

生物阴极B通过石墨毡(B02)上挂膜的微生物和电流刺激还原析氢和产甲烷；

生物阳极A置于高含固率有机废物的上清液中，通过石墨毡(A02)上挂膜的微生物和电流刺激进一步促进挥发性脂肪酸类小分子有机物降解；

高含固率有机废物的上清液通过回流水调节罐4检测pH值、硫化物、氨氮、挥发酚、化学需氧量和挥发性脂肪酸的含量；pH值发生波动时投加缓冲溶液；氨氮浓度过高时，通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源或者利用沼气发电余热进行高浓度氨氮直接吹脱；运行开始挥发性脂肪酸呈上升趋势，随着水力停留时间的增加，回流水中挥发性脂肪酸含量不断下降；趋于稳定时，出料口206开始排渣进入废渣储罐5，进料口201再次进料高含固率有机废物；不稳定时，循环泵入回流水布水管205继续处理，产生的生物气通过沼气收集罐3收集；其中，回流水均衡罐体不同深度的有机质浓度，同时回流水不断通过生物阴极B，在嗜氢型甲烷菌的作用下进把氢气、氢离子和二氧化碳转化为能源气体甲烷，不断通过生物阳极A和C时促进高含固率有机废物的底物降解；通过调节进料和出料含水率，厌氧反应罐2内部水位恒定，仅产生少量外排水。

通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源包括：取样检测NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P的浓度，根据摩尔比n(Mg)：n(P)：n(N)＝1.5：1：0.6投加镁源和磷源作为沉淀剂，再依据m(沸石)：m(N剩余)＝1：7.8的质量比投加沸石进行吸附。

表1 5种氨氮浓度下挥发性有机酸降解效果及产甲烷情况，

从表1可知，本发明具有耐受更高氨氮浓度、促进有机酸降解和产甲烷效率高等优点。

如附图5所示，在不同氨氮负荷下，挥发性有机酸随时间的降解率变化，从图中可以看出当氨氮浓度低于2000mg/L时，挥发性有机酸的72h降解率都可以保持在99％以上，在4000mg/L的高氨氮负荷下72h降解率依然达到91.6％，在6000mg/L的极端氨氮条件下挥发性有机酸在经过反应器72h的处理后依然有着近60％的降解率。说明本发明的装置和方法对高氨氮、高有机酸负荷具备良好的耐受能力。

如附图6所示，根据摩尔比n(Mg)∶n(P)∶n(N)＝1.5∶1∶0.6投加镁源作为沉淀剂，再按照m(沸石)∶m(N剩余)＝1∶7.8的质量比投加沸石进行吸附，外加镁源后的氨氮去除能力提高10％以上，表明本发明的方法对氮磷资源可以回收。

如附图7所示，外加镁源后的磷的去除能力较直接投加沸石增加了3倍。生成的沉淀物经过表征确认为鸟粪石沉淀，可以作为缓释肥料直接作用于农田，进一步说明本发明的装置和方法具有良好的同步脱氮除磷效果以及对氮磷资源的回收。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，其特征在于，包括：进料粉碎搅拌器(1)、厌氧反应罐(2)、沼气收集罐(3)、回流水调节罐(4)、废渣储罐(5)、直流电源(6)、泵(7)和自上而下分布于所述厌氧反应罐(2)内部的生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C，与所述厌氧反应罐(2)共同构成高含固率有机废物处理装置；其中，

所述进料粉碎搅拌器(1)包括分别用于进、出物料的进料口(101)、出料口(102)和回流进料口(103)；

所述厌氧反应罐(2)包括进料口(201)、顶端出气口(202)、物料回流出口(203)、上端出水口(204)、位于所述厌氧反应罐(2)下端的回流水布水管(205)和位于所述厌氧反应罐(2)底部的出料口(206)；

所述进料口(102)分别与所述进料口(201)、所述物料回流出口(203)相连；

所述沼气收集罐(3)的顶部与所述顶端出气口(202)相连；

所述回流水调节罐(4)上端与所述上端出水口(204)相连、下端与所述回流水布水管(205)相连；

所述废渣储罐(5)与所述出料口(206)相连；

所述生物阳极A位于所述上端出水口(204)的水平线以下，且导线(A03)与所述直流电源(6)的正极相连；

所述生物阴极B位于所述生物阳极A下方、所述进料口(201)的水平线以上，且导线(B03)与所述直流电源(6)的负极相连；

所述生物阳极C位于所述进料口(201)的水平线下，且导线(C03)与所述直流电源(6)的正极相连。

2.一种如权利要求1所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，其特征在于，所述生物阳极A由两层惰性细孔径板(A01)、多个石墨毡(A02)和导线(A03)组成，其中，所述石墨毡(A02)之间用导线相连，且置于所述两层惰性细孔板(A01)中间。

3.一种如权利要求1所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，其特征在于，所述生物阴极B由两层惰性中孔径板(B01)、多个石墨毡(B02)和导线(B03)组成，其中，所述石墨毡(B02)之间用导线相连，置于所述两层惰性细孔板(B01)中间。

4.一种如权利要求1所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，其特征在于，所述生物阳极C由两层惰性大孔径板(C01)、多个石墨毡(C02)和导线(C03)组成，其中，所述石墨毡(C02)之间用导线相连，置于所述两层惰性细孔板(C01)中间。

5.一种微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，采用如权利要求1-4任一项所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、培养厌氧消化菌接种液：将污水处理厂厌氧池的菌泥和厌氧培养液以体积比为17：1混合，在25-35℃下活化培养3-5天，得到厌氧消化菌接种液；

S2、处理阳极石墨毡和阴极石墨毡：将裁剪好的石墨毡放置于丙酮溶液中浸泡3h，在真空环境下过滤洗涤以去除油溶物；再将上述石墨毡浸泡在去离子水中加热煮沸3h后，置于120℃下烘干；然后将洗涤烘干后的石墨毡置于浓硝酸中浸泡5h，之后用去离子水清洗至中性，最后在120℃下烘干待用；

S3、阴、阳极生物膜驯化挂膜：在装有步骤S2中所述石墨毡的所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，并向所述厌氧反应罐(2)中连续泵入步骤S1中所述的厌氧消化菌接种液，监测所述高含固率有机废物处理装置内的输出电流，每隔20min记录电流，电流缓慢增大，直至所述输出电流达到稳定的最大值；然后同时向所述厌氧反应罐(2)中泵入不同体积比的高含固率有机废物和步骤S1中所述的厌氧消化菌接种液，通过所述回流水调节罐(4)调整所述厌氧反应罐(2)内的总含固率和液面高度，每隔20min记录电流，刚开始电流有所波动，之后电流不断升高，直至输出电流达到稳定的最大值，即所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C的生物膜驯化挂膜成熟；

S4、运行步骤S3中驯化挂膜后的高含固率有机废物处理装置：在所述生物阳极A、生物阴极B和生物阳极C之间施加电压，将高含固率有机废物液和所述物料回流出口(203)的回流物料粉碎搅拌后连续泵入所述厌氧反应罐(2)内，其中，

所述回流物料作为接种物给进料接种；

所述生物阳极C置于高含固率有机废物的底物中，通过所述石墨毡(C02)上挂膜的微生物和电流刺激促进有机物水解酸化；

所述生物阴极B通过石墨毡(B02)上挂膜的微生物和电流刺激还原析氢和产甲烷；

所述生物阳极A置于高含固率有机废物的上清液中，通过石墨毡(A02)上挂膜的微生物和电流刺激进一步促进挥发性脂肪酸等小分子有机物降解；

所述高含固率有机废物的上清液通过所述回流水调节罐(4)检测pH值、硫化物、氨氮、挥发酚、化学需氧量和挥发性脂肪酸的含量；pH值发生波动时投加缓冲溶液；氨氮浓度过高时，停止回流通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源或者利用沼气发电余热进行高浓度氨氮直接吹脱，处理后氨氮浓度下降(低于1000mg/L)后继续正常运行；运行开始挥发性脂肪酸呈上升趋势，随着水力停留时间的增加，回流水中挥发性脂肪酸含量不断下降；趋于稳定时，所述出料口(206)开始排渣进入所述废渣储罐(5)，所述进料口(201)再次进料所述高含固率有机废物；不稳定时，循环泵入所述回流水布水管(205)继续处理，产生的生物气通过沼气收集罐(3)收集；其中，所述回流水均衡罐体不同深度的有机质浓度，同时所述回流水不断通过所述生物阴极B，在嗜氢型甲烷菌的作用下进把氢气、氢离子和二氧化碳转化为能源气体甲烷，不断通过所述生物阳极A和C时促进所述高含固率有机废物的底物降解；通过调节进料和出料含水率，所述厌氧反应罐(2)内部水位恒定，不产生额外废水。

6.一种如权利要求5所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的厌氧培养液由以下质量浓度的组分组成：C₆H₁₂O₆·H₂O 15.4g/L、C₂H₃NaO₂ 38.5g/L、NH₄Cl 4.3g/L、K₂HPO₄·3H₂O 1.6g/L，微量元素5mL/L，其中，所述微量元素由以下质量浓度的组分组成：EDTA 5g/L、ZnSO₄·7H₂O 2.2g/L、CoCl₂·6H₂O 1.6g/L、MnCl₂·4H₂O 5.0g/L、FeSO₄·7H₂O 5.0g/L、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O 1.1g/L、CuSO₄·5H₂O 1.6g/L、NiCl₂·6H₂O 0.1g/L，以及MgSO₄·7H₂O 5.0g/L或MgCl₂ 4.1g/L、CaCl₂·2H₂O 5.5g/L或CaCl₂ 4.2g/L，pH值为6.8-7.2。

7.一种如权利要求5所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，其特征在于，步骤S3中，所述同时泵入高含固率有机废物与所述厌氧消化菌接种液的体积比分别按照0：1、1：3、1：2、1：1、2：1、3：1和1：0变化，每隔3-5天调整一次。

8.一种如权利要求7所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，其特征在于，步骤S3中，所述高含固率有机废物包括剩余污泥、畜禽粪便、餐厨垃圾或农业废弃物。

9.一种如权利要求7所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，其特征在于，步骤S4中，所述高含固率有机废物液及回流物料的体积比为4：1。

10.一种如权利要求7所述的微生物耦合电解处理高含固率有机废物的方法，其特征在于，步骤S4中，所述通过沸石吸附同步生成鸟粪石回收氮磷肥资源包括：取样检测NH₄ ⁺-N和PO₄ ^3--P的浓度，根据摩尔比n(Mg)：n(P)：n(N)＝1.5：1：0.6投加镁源和磷源作为沉淀剂，再依据m(沸石)：m(N剩余)＝1：7.8的质量比同步投加沸石进行吸附。