利用微生物燃料電池技術(shù)處理有機(jī)廢水的效能研究.pdf

1、污水處理是當(dāng)今環(huán)境污染治理的熱門(mén)課題，作為其中使用最為廣泛的生物處理廢水技術(shù)，其基本核心是提高細(xì)菌處理廢水的效率及增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)廢水沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性。除了改善廢水處理構(gòu)筑本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式，目前這方面的技術(shù)歸納起來(lái)基本為提高細(xì)菌有氧代謝或無(wú)氧代謝效率及細(xì)菌對(duì)廢水濃度的耐受性。從細(xì)菌本身的代謝方面考慮，這兩種細(xì)菌代謝方式均能有效的處理相應(yīng)的有機(jī)廢水，但各有不足之處。本文所提出的微生物燃料電池技術(shù)結(jié)合了生物法處理廢水技術(shù)核心有氧代謝方式和無(wú)氧

2、代謝方式的優(yōu)點(diǎn)，既能有效的提高細(xì)菌代謝效率，又能處理較高濃度的有機(jī)廢水，在此基礎(chǔ)上還可外供電能。 本文建立了兩極室的微生物燃料電池體系，通過(guò)細(xì)菌燃料電池內(nèi)載體的數(shù)量和種類(lèi)、陰陽(yáng)兩極室的攪拌擴(kuò)散、不同的膜種類(lèi)、電極表面活性改變等參數(shù)的改變，完成了對(duì)微生物燃料電池電流輸出變化調(diào)試。在此基礎(chǔ)上，以葡萄糖和甲基多巴為基質(zhì)，考察了微生物燃料電池的輸出電流與廢水處理效率之間的內(nèi)在關(guān)系，并對(duì)其處理廢水效果與厭氧方式和好氧方式下廢水的處理效率

3、的比較。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果概括如下： 1.微生物燃料電池運(yùn)行參數(shù)的改變對(duì)其電流輸出有很大影響。本課題使用的燃料電池體系的可調(diào)節(jié)電流在0～1000μA范圍，折算成輸出電流密度為0～41.6A/m3(按處理廢水體積)。 2.微生物燃料電池的電流輸出與廢水COD的去除有良好的相關(guān)性(＞96﹪)。隨著電流輸出量的增大，其COD去除率也隨之增大。 3.微生物燃料電池運(yùn)行過(guò)程中顯示了其在控制生物污泥量增長(zhǎng)方面的功能。對(duì)比發(fā)現(xiàn)

4、：增長(zhǎng)速度本身較慢的厭氧污泥在處理超過(guò)12h后，就開(kāi)始出現(xiàn)污泥增值的跡象；而在燃料電池內(nèi)的細(xì)菌基本無(wú)增長(zhǎng)。 4.微生物燃料電池對(duì)高濃度廢水的降解有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在高濃度下(Cglucose=6000mg/L)，好氧反應(yīng)的已經(jīng)沒(méi)有高效處理的優(yōu)勢(shì)(33.5﹪)，甚至在24h后，低于厭氧法的處理效率(37.98﹪)。而微生物燃料電池的輸出電流為850μA的時(shí)候，達(dá)到對(duì)比實(shí)驗(yàn)中最大的處理效率48.7﹪。此外，對(duì)于與甲基多巴模

5、擬廢水的處理中，在高濃度下(Cmethyldopa=700mg/L)，微生物燃料電池的輸出電流為385μA時(shí)，也有類(lèi)似的結(jié)論。 本課題研究結(jié)果表明，作為微生物燃料電池，其代謝途徑對(duì)實(shí)現(xiàn)生物處理污水面對(duì)的污泥減量化問(wèn)題有一定啟發(fā)：能量的外輸抑制了細(xì)菌本身增殖。另外，其通過(guò)外加介體的形式，把代謝產(chǎn)生的質(zhì)子、電子引到外界實(shí)現(xiàn)體外的完全代謝方式，其代謝效率比厭氧代謝高，同時(shí)氧氣不需要直接與細(xì)菌接觸的機(jī)制，使得細(xì)菌代謝本身不受制于水體中