連續(xù)流生物陰極微生物燃料電池處理豬場廢水研究.pdf

1、微生物燃料電池(MFC)能直接將底物轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)生物能到電能的轉(zhuǎn)化，而且轉(zhuǎn)化率高達(dá)80％，在輸出電能的同時，還能利用硝酸鹽氮接收電子這一特征處理高濃度氮的有機豬場廢水。本實驗構(gòu)建了連續(xù)流反硝化生物陰極雙室型MFC系統(tǒng)，以實驗室某一長期運行的雙室MFC系統(tǒng)顆粒污泥對陽極進(jìn)行接種，陰極室中接種了某地豬場廢水處理工藝中的SBBR反應(yīng)器中的硝化反硝化污泥；考察了其產(chǎn)電效果及底物降解特性，研究了負(fù)載電阻、C/N和進(jìn)水流量及攪拌程度對產(chǎn)電及底物

2、降解效率的影響，最后以實際豬場廢水為底物，研究其產(chǎn)電及對豬場廢水的處理效果。
　　以模擬廢水為啟動底物，配水溶液中葡糖糖濃度為3g/L、氯化銨濃度為1.6g/L；進(jìn)水COD約為2000mg/L、NH3-N約為420mg/L、pH為8.0，MFC系統(tǒng)負(fù)載電阻為75?；在連續(xù)流的培養(yǎng)方式下，陽極室經(jīng)過200h后即可完成對產(chǎn)電菌的定向富集及啟動過程，陰極室經(jīng)過了195h后，完成了對反硝化菌的定向富集及其啟動過程。MFC穩(wěn)定運行得到輸出電

3、壓穩(wěn)定在473mV左右不在有明顯變化，陽極室中COD從2000mg/L下降到了395mg/L，去除率為80.2%，NH3-N從422mg/L下降到了201mg/L，去除率為52.4%；陰極電極電勢保持穩(wěn)定在31mV左右不在有明顯變化，陰極室中的NO3-N從422mg/L下降到了47.5mg/L，去除率為88.5%。
　　用歐姆極化曲線法測量MFC系統(tǒng)的表觀內(nèi)阻，得到本MFC系統(tǒng)表觀內(nèi)阻為4.6?，開路電壓為554.8 mV，最大輸

4、出功率密度為0.98W/m2，相關(guān)性為0.9576。
　　在MFC穩(wěn)定運行后，進(jìn)行了影響因素分析實驗，在選取的負(fù)載電阻550?、450?、350?、250?、150?、100?、70?、50?中，通過綜合考察各項性能參數(shù)，表明負(fù)載電阻在70?~350?時，MFC有較好的性能。進(jìn)水流量分別為4ml/h、6ml/h、8mL/h及10mL/h時，結(jié)果表明進(jìn)水流量為6~8 ml/h時，MFC有較好的性能。C/N分別為10:1、6.7:1、

5、5:1、4:1及3.3:1時，結(jié)果表明，當(dāng)C/N為4:1~6.7:1時，MFC系統(tǒng)有較好的性能。對MFC陽極室中進(jìn)行攪拌和不進(jìn)行攪拌兩種實驗，考察了MFC在不同攪拌程度下的產(chǎn)電性能及底物降解性能。結(jié)果表明，在攪拌條件下，MFC的性能更好，此時的功率密度為0.385W/m2，庫侖效率為4.48%。
　　優(yōu)化條件使用實際豬場廢水進(jìn)行實驗，得出穩(wěn)定輸出電壓為530mV；陰極電極電勢為45mV，COD去除率為84.6%； NO3-N去除率