單室空氣陰極微生物燃料電池的產(chǎn)電優(yōu)化與應(yīng)用.pdf

1、在能源短缺、環(huán)境惡化的今天，微生物燃料電池技術(shù)(MFC)能夠在處理廢水的同時(shí)產(chǎn)生電能，受到了廣泛的關(guān)注。然而，現(xiàn)階段產(chǎn)生的電能較小，想要真正利用這些電能就需要設(shè)計(jì)收集電路和電能輸送裝置。隨著社會(huì)的發(fā)展，藥物與個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)被大量使用，這類污染物在水環(huán)境中濃度很低，而目前常用的水處理工藝并不是針對(duì)PPCPs設(shè)計(jì)的，致使某些PPCPs很難被有效的去除。
　　本課題提出一種生物電化學(xué)系統(tǒng)，它利用MFC產(chǎn)生的電能與活性污泥系統(tǒng)

2、耦合處理一種典型的PPCPs——土霉素。把MFC處理廢水得到的電能進(jìn)一步應(yīng)用到水處理當(dāng)中，這樣實(shí)時(shí)的利用電能，既省去了繁瑣的電路收集裝置又能夠進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)并得到具體結(jié)論如下:
　　1.MFC串聯(lián)后，電壓會(huì)有所降低。當(dāng)串聯(lián)3個(gè)MFC時(shí)，能夠產(chǎn)生1V左右的電壓，并把這些電能通過(guò)石墨電極板加入活性污泥系統(tǒng)，組成生物電化學(xué)系統(tǒng)，并以SBR方式運(yùn)行。運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)低濃度土霉素的去除效果優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)。
　　2.當(dāng)

3、進(jìn)水土霉素濃度在0.5-3mg/L之間變化、進(jìn)水COD在400-1200mg/L之間變化、水力停留時(shí)間在4-11.2小時(shí)之間變化時(shí)，生物電化學(xué)系統(tǒng)的土霉素去除率都會(huì)高于傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)，其他出水指標(biāo)略高于或與傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)處在同一水平，且生物電化學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不易發(fā)生污泥膨脹。
　　3.利用電子顯微鏡觀察系統(tǒng)中的微生物，可知生物電化學(xué)系統(tǒng)中的微生物與傳統(tǒng)活性污泥中的微生物種類和形貌都有所差別。運(yùn)用第二代測(cè)序技術(shù)測(cè)定系統(tǒng)中的活性

4、污泥群落結(jié)構(gòu)，表明生物電化學(xué)系統(tǒng)中電極板上微生物種類多于系統(tǒng)中活性污泥及傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的活性污泥。表明電極板是生物電化學(xué)系統(tǒng)中的核心部分，而且生物電化學(xué)系統(tǒng)中的微生物種類也與傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)中的微生物有很大差異。經(jīng)過(guò)篩選、純化培養(yǎng)，得到了一株對(duì)低濃度土霉素有降解效率的菌株，經(jīng)過(guò)16sRNA測(cè)序鑒定屬于寡養(yǎng)單胞菌菌屬（Stenotrophomonas sp）。6h對(duì)2mg/L土霉素的最大去除率為41％
　　4.通過(guò)周期內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)，

5、表明單純的電解系統(tǒng)和傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對(duì)低濃度的土霉素都有一定的降解效果，但生物電化學(xué)系統(tǒng)的去除率高于上述兩系統(tǒng)。通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜分析土霉素的降解過(guò)程，可知生物電化學(xué)系統(tǒng)對(duì)低濃度土霉素的去除中，既存在電解過(guò)程又存在生物降解過(guò)程，而且不是簡(jiǎn)單的效果疊加，這兩種效果相互作用、相互影響，進(jìn)而相互適應(yīng)組成了穩(wěn)定，高效的生物電化學(xué)系統(tǒng)。
　　5.通過(guò)MFC-生物電化學(xué)系統(tǒng)連續(xù)流實(shí)驗(yàn)，表明比起厭氧活性污泥技術(shù)，MFC技術(shù)對(duì)低濃度土霉素廢水有更