雙槽式微生物燃料電池處理污水的效能研究.pdf

1、資源和環(huán)境問題日益凸顯并成為人類發(fā)展面臨的兩大危機(jī),其中又以能源問題和水污染問題最為突出。微生物燃料電池(MFC)技術(shù)可以處理污水同時(shí)產(chǎn)電,是完成污水處理與資源化并同步解決以上兩大危機(jī)的一條新的途徑。
　　本文闡述了MFC技術(shù)的研究進(jìn)展以及MFC應(yīng)用于污水處理的研究現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)目前該技術(shù)的研究中對水質(zhì)因素研究較少;對于雙槽式MFC的研究主要集中在陽極,對于陰極曝氣槽污水處理能力的開發(fā)不夠;對于雙槽式MFC反應(yīng)器的運(yùn)行工況的研究不夠。

2、針對這一現(xiàn)狀,本文構(gòu)建了雙槽式MFC反應(yīng)器,進(jìn)行了以下研究。
　　采用模擬污水完成了MFC裝置的啟動(dòng),并比較研究了啟動(dòng)的特性,發(fā)現(xiàn)外電路短路連接比加外電阻時(shí)啟動(dòng)速率快,對陽極槽內(nèi)厭氧污泥進(jìn)行馴化也可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。考察了污水中的水質(zhì)因素對MFC裝置的產(chǎn)電和水處理效果的影響。發(fā)現(xiàn),以非發(fā)酵型有機(jī)物乙酸鈉為基質(zhì)的模擬污水在產(chǎn)電穩(wěn)定性,電池性能,庫倫效率等方面均優(yōu)于發(fā)酵型有機(jī)物葡萄糖為基質(zhì)的模擬污水。乙酸鈉基質(zhì)實(shí)際運(yùn)行中可不加緩沖溶液,

3、而葡萄糖基質(zhì)在0.05mol/L的緩沖溶液下效果較好。較高的pH有利于提高產(chǎn)電效果,其作用主要表現(xiàn)在電池電動(dòng)勢的提高,葡萄糖基質(zhì)產(chǎn)電效率受初始pH的影響較大。初始pH對乙酸鈉基質(zhì)的COD降解速率無明顯影響,而葡萄糖基質(zhì)的COD降解速率受到初始pH的影響。陽極槽內(nèi)底物濃度較高時(shí),COD的降解反應(yīng)符合0級反應(yīng)動(dòng)力學(xué),表明此時(shí)陽極微生物數(shù)量成為COD降解反應(yīng)主要限制因素。
　　對比研究了生活污水與模擬污水在MFC裝置中的運(yùn)行效果,發(fā)現(xiàn)其

4、從產(chǎn)電效能和污染物降解方面均與非發(fā)酵型有機(jī)物乙酸鈉的模擬污水相似。考察陽極厭氧/陰極好氧的雙槽串聯(lián)式MFC污水處理工藝,發(fā)現(xiàn)在連續(xù)運(yùn)行過程16天之后陰極完成了生物陰極的富集,生物陰極的形成使電動(dòng)勢、最大功率密度和庫倫效率分別提高了1倍、3.6倍和0.5倍,并且使污染物降解效果略有提高。研究了雙槽串聯(lián)模式下裝置的運(yùn)行參數(shù),發(fā)現(xiàn),不同停留時(shí)間下的電池電動(dòng)勢、總內(nèi)阻和最大輸出功率密度等性能參數(shù)無明顯區(qū)別,而隨著停留時(shí)間的增大,庫倫效率,COD