CW與MFC耦合降解采油污水的研究.pdf

1、采油污水作為一種復(fù)雜的廢水，含有大量石油類復(fù)雜成分有機(jī)物、高濃度鹽離子，還包括許多雜質(zhì)如懸浮物、泥砂及聚合物等，而且礦化度十分高，生化性差，污染持久時(shí)間長，會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。新型的廢水處理方法應(yīng)該不僅僅只注重于廢水處理的效果，更應(yīng)該實(shí)現(xiàn)污水中能量的回收再利用。因此，探索新型處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)出水污染物質(zhì)排放符合標(biāo)準(zhǔn)和能量回收至關(guān)重要。人工濕地與微生物燃料電池耦合技術(shù)（CW-MFC）是一項(xiàng)創(chuàng)新且具有巨大潛力的技術(shù)。它既結(jié)合和了微生物燃料電

2、池利用微生物處理廢水同時(shí)回收能量的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了人工濕地高效降解廢水的優(yōu)勢，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效節(jié)能、無污染排放的新型技術(shù)。
　　本研究通過構(gòu)建單純?nèi)斯竦兀–W）系統(tǒng)、單純的微生物燃料電池（MFC）系統(tǒng)、人工濕地與微生物燃料電池耦合（CW-MFC）系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，通過制備二氧化錳改性碳?xì)株帢O、CW-MFC系統(tǒng)處理污水性能分析、CW-MFC系統(tǒng)產(chǎn)電性能分析等深入研究了CW-MFC技術(shù)。其中通過與單純的CW系統(tǒng)和單純的MFC系統(tǒng)比

3、較，發(fā)現(xiàn)CW-MFC系統(tǒng)的構(gòu)建充分結(jié)合了人工濕地與微生物燃料電池的優(yōu)勢，通過MFC中微生物降解污水中有機(jī)物同時(shí)回收電能，使二者形成協(xié)同作用，更好的降解處理污水。MnO2改性陰極提高了 CW-MFC系統(tǒng)的性能。最后通過具體的污水降解指標(biāo)和產(chǎn)電性能指標(biāo)分析CW-MFC系統(tǒng)的優(yōu)勢與缺陷。與MFC系統(tǒng)相比，MnO2改性碳?xì)株帢O的CW-MFC系統(tǒng)產(chǎn)生了更大的功率密度。CW–MFC系統(tǒng)和MFC系統(tǒng)的更大功率密度分別為3868 mW/m3和3044

4、mW/m3。CW-MFC系統(tǒng)也產(chǎn)生了最大的開路電壓642 mV，與陰極使用未改性碳?xì)諧W-MFC系統(tǒng)的265 mV相比，提升了約377 mV。說明植物和二氧化錳改性碳?xì)株帢O的存在，提升了系統(tǒng)的產(chǎn)電性能。通過分析COD、含油量、TOC、有機(jī)物變化等污水處理指標(biāo)，評(píng)估CW-MFC系統(tǒng)的污水降解性能。CW、MFC、CW-MFC三個(gè)系統(tǒng)的COD去除率在73%~75%之間，含油量的去除率高達(dá)95.7%，TOC的去除率在41%~53%之間。利用GC

5、-MS測量CW-MFC系統(tǒng)進(jìn)水和出水的有機(jī)物降解變化情況。結(jié)果表明CW-MFC系統(tǒng)出水有機(jī)物種類和濃度與進(jìn)水相比具有明顯降低，說明 CW-MFC系統(tǒng)對采油污水中有機(jī)物具有不錯(cuò)的處理效果。通過BET分析測定空白活性炭填料及CW、CW-MFC兩個(gè)系統(tǒng)中填料的比表面積、孔徑分布以及孔容，得到空白活性炭填料比表面積>CW-MFC系統(tǒng)中填料比表面積> CW系統(tǒng)中填料比表面積，而且CW-MFC系統(tǒng)中填料和CW系統(tǒng)中填料的孔徑分布及孔容也產(chǎn)生了巨大差