微生物燃料電池處理榨菜廢水及甜菜堿影響研究.pdf

1、隨著全球范圍內(nèi)能源的緊缺以及環(huán)境污染加劇，探尋持久高效的清潔能源或?qū)崿F(xiàn)廢物的資源化利用是緩解未來能源危機(jī)和解決環(huán)境問題的有效途徑。而微生物燃料電池（Microbialfuelcell，MFC）能夠利用具有產(chǎn)電活性的微生物為生物催化劑，直接從污水中的有機(jī)/無機(jī)污染物中回收能源，因其獨(dú)特的能源和環(huán)境兩方面效應(yīng)而受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。
　　榨菜廢水本身具備的高鹽特性，以及豐富的有機(jī)物含量和良好的可生化性，使其具備了作為MFC理想燃料的條件

2、。另一方面，以榨菜廢水為燃料的MFC研究才剛起步，存在諸多問題限制其在工程中的應(yīng)用。其中，過高的鹽度會(huì)抑制微生物活性，經(jīng)過馴化的微生物對(duì)于鹽度的耐受范圍也是有限的；陽極室處理后的廢水有機(jī)物含量仍然較高。針對(duì)這些問題，本文以榨菜廢水為燃料，構(gòu)建了經(jīng)典雙室MFC。研究了鹽度變化對(duì)電池產(chǎn)電性能影響、甜菜堿在提升電池性能方面的輔助功效以及陰陽極聯(lián)合廢水模式的MFC性能。
　　鹽度是影響MFC性能的重要因素。首先考察了各鹽度下MFC的產(chǎn)電性

3、能。當(dāng)廢水含鹽量（以NaCl計(jì)）為31.2g/L時(shí)電池產(chǎn)電性能達(dá)到最佳，但是繼續(xù)增高鹽度后會(huì)抑制產(chǎn)電菌生長(zhǎng)，造成電池內(nèi)阻急劇增加，電池產(chǎn)電性能會(huì)急劇下降。此外，底物中添加2mmol/L甜菜堿后電池產(chǎn)電性能得到明顯提升。投加甜菜堿有助于提高系統(tǒng)抵抗鹽度負(fù)荷變化造成的沖擊，維持鹽度升高時(shí)電池的產(chǎn)電輸出。同時(shí)，陽極的操作條件是控制整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素。
　　進(jìn)一步考察了系列濃度甜菜堿對(duì)于高鹽榨菜廢水處理效果和電池產(chǎn)電性能的影響。本

4、研究中，對(duì)于電池產(chǎn)電性能而言甜菜堿的最佳投量為0.1mmol/L。結(jié)果表明，投加甜菜堿后有助于提高高鹽環(huán)境下陽極產(chǎn)電菌活性，緩解陽極底物性質(zhì)變化對(duì)微生物活性的抑制影響，延長(zhǎng)產(chǎn)電周期。相比于未投加甜菜堿情況，甜菜堿濃度為0.1mmol/L時(shí)電池最大功率密度提高了40.6％，內(nèi)阻降低了38.5%。逐步提高底物中甜菜堿濃度（從0.1mmol/L提升至1.5mmol/L），內(nèi)阻呈遞增趨勢(shì)。隨著甜菜堿濃度的提高，電池對(duì)COD的去除率逐步提高，而庫(kù)

5、倫效率維持在20±2%。
　　陰陽極聯(lián)合處理榨菜廢水的MFC能夠穩(wěn)定運(yùn)行，得到了較好的有機(jī)物去除效果。研究了陰極曝氣量對(duì)電池產(chǎn)電性能和COD降解效果的影響。當(dāng)陰極液溶解氧為3.08mg/L時(shí)，輸出電壓達(dá)到峰值0.333V，最大功率密度、開路電壓、內(nèi)阻分別為14.14W/m3、0.505V、159Ω。并且陰極液溶解氧在2.98~3.56mg/L時(shí)，電池能維持一個(gè)較高的產(chǎn)電輸出。繼續(xù)增大曝氣量會(huì)使陽極厭氧環(huán)境遭到破壞，進(jìn)而造成電池電壓