[01558817]微生物燃料电池在废水处理中的应用研究

1.应用领域与技术原理：微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是利用微生物的新陈代谢作用直接将营养物质转化为电能的装置。该领域还处于实验研究阶段。研究主要集中在微生物燃料电池的产电性能及其影响因素，为微生物燃料电池应用到实际中提供科学的依据。该课题主要研究的是微生物燃料电池的运行环境及其性能的影响参数，筛选出最佳的系统运行条件。在该运行条件下电，池系统稳定运行后，将其应用到实际的废水水处理工艺过程中，考察该电池系统在实际的废水处理过程中的废水处理效率及产电性能。从而考察微生物燃料电池系统应用到实际的废水处理过程中的可行性，并为其的实际应用提供科学的依据。2.性能指标：该课题研究了双室微生物燃料电池在废水处理过程中的产电性能及COD去除效率，同时考察了微生物燃料电池系统应用到实际废水处理过程中的可行性。通过微生物燃料电池系统的启动及其产电性能影响因素、运行工况的优化实验，可以得出：石墨电极的机械强度及其产电性能比碳纸电极高出30﹪；COD为l000mg/L时，电池系统稳定时的输出电流密度最高，到达了4.5m Ma/m<'2>，同时，该条件下电池系统对废水中COD的去除效率达到了70﹪左右；好氧污泥的引入大大提高了电池系统的产电性能，输出电流密度达到17.3 Ma/m<'2>左右，该条件下COD的去除效率约为80﹪；进水中的盐度为8g/L左右时，电池系统的产电性能得到了提高，达到9 Ma/m<'2>左右。由此得出该微生物燃料电池系统选用石墨电极，进水COD为l000mg/L，在阴极适当添加好氧污泥，保持进水中的盐度为8g/L。从微生物燃料电池中分离出四株能分解纤维素的产电菌，通过进一步系统发育分析，确定为暗网菌属(Pelodictyon Lanterborn，1913)，是该研究中的主要产电细菌或产电的相关辅助细菌。将微生物燃料电池系统应用到城市污水的实际处理过程中，当以空气为电子受体时，电池系统的输出电流密度为13mA/m<'2>，对废水中的COD去除效率可达80﹪左右。3.应用前景：河北省是制药大省，产品种类繁多，制药废水的特点是浓度高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，属难处理的工业废水，而制药企业生产废水排放量大，成分复杂，已成为制约该省社会经济可持续发展的“瓶颈”之一。开展清洁生产技术和污染治理技术的研究开发推广应用，是促进该省医药行业快速、高效发展的必要途径。MFCs具有十分明显的操作上和功能上的优势，它将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率；同时伴随发电过程产生的气体无需进一步处理，产生的污泥量少，进而降低了污泥处理的费用。利用该研究中的电池处理中药制药废水，出水水质稳定，COD去除率达81﹪，该研究的深入推广将对该省经济发展产生不可估量的推动作用。