微生物燃料電池處理焦化廢水的研究.pdf

1、在焦?fàn)t煤氣初冷和焦化生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的焦化廢水。焦化廢水的排放不僅會(huì)影響環(huán)境美觀，而且它自身及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物還會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生生物毒性，有致癌作用，威脅人體健康。目前處理焦化廢水主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理和化學(xué)方法處理成本高，反應(yīng)條件苛刻，且可能產(chǎn)生二次污染。相比之下，廉價(jià)、高效和環(huán)境友好的生物法更為人們所接受。在生物處理的過(guò)程中厭氧微生物的厭氧處理去除了焦化廢水中的大部分有機(jī)物。微生物燃料電池(MFC)是一種新型的同步廢水處理與

2、產(chǎn)電的技術(shù)，其厭氧陽(yáng)極為微生物處理焦化廢水提供了可能，有望成為一種全新概念的處理焦化廢水與產(chǎn)電的技術(shù)。
　　本研究以焦化廢水處理廠的原水為陽(yáng)極底物，利用微生物燃料電池實(shí)現(xiàn)在有機(jī)物降解的同時(shí)同步產(chǎn)電。成功馴化了雙室生物陰極型微生物燃料電池，證明了微生物燃料電池可以利用焦化廢水作為陽(yáng)極底物進(jìn)行產(chǎn)電;通過(guò)COD的去除率、庫(kù)倫效率的大小、以及電化學(xué)性能(輸出電壓、電流密度、功率密度)三個(gè)方面對(duì)比了兩種不同馴化方式的優(yōu)劣;觀察了陽(yáng)極生物膜的

3、外部形貌;進(jìn)一步考察了外部因素(溫度、陰極pH、攪拌、外阻)對(duì)微生物燃料電池的性能影響，優(yōu)化提高焦化廢水的去除率和產(chǎn)電功率。得到如下結(jié)論:
　　以焦化廢水為底物的好養(yǎng)生物陰極型微生物燃料電池可以利用焦化廢水產(chǎn)電，電池的功率密度為42.9mV/m2，COD的去除率為83％。焦化廢水直接馴化和以乙酸鈉、焦化廢水間接馴化的對(duì)比結(jié)果中直接馴化下的MFC的最大輸出功率45.1 mW/m2高于間接馴化的42.9mW/m2;兩種MFC的表觀內(nèi)阻

4、差別不大分別為直接馴化下814Ω、間接馴化下811Ω;對(duì)COD的去除直接馴化的MFC可以達(dá)到91％，間接馴化也達(dá)到了83％略低于直接馴化，表明直接馴化的MFC優(yōu)于間接馴化的。通過(guò)改變不同的工況條件(溫度、陰極pH、攪拌、外阻)電池的產(chǎn)電性能和COD的去除率都有明顯的變化，在外接電阻1000Ω時(shí)、陽(yáng)極攪拌、溫度30℃、陰極pH為6的情況下，MFC的輸出功率和COD的去除率都達(dá)到最大。對(duì)MFC的經(jīng)濟(jì)效益分析，得出MFC在處理焦化廢水方面比傳