微生物燃料電池的反硝化脫硫與產(chǎn)電研究.pdf

1、在許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，含硫氮有機廢水大量產(chǎn)生，通常采用厭氧消化預處理去除大部分有機物并回收沼氣。產(chǎn)生的消化液仍含有大量的氮和硫化物，需要進一步脫氮脫硫；所產(chǎn)生的沼氣中含大量的H2S，需在利用前脫硫。厭氧消化液脫氮與沼氣脫硫具有電子互補性，可應用反硝化脫硫?qū)崿F(xiàn)厭氧消化液脫氮與沼氣脫硫的耦聯(lián)，在沼氣脫硫的同時，彌補消化液脫氮的電子供體不足。微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell，MFC）是一種通過微生物的代謝作用將蘊藏在污廢水

2、中化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，可同步實現(xiàn)硫、氮的去除與產(chǎn)電。
　　本研究構(gòu)建了反硝化脫硫MFC，以S2-為陽極的唯一電子供體，以NO3-為陰極的電子受體。在成功啟動反硝化脫硫MFC后，探究進水S2-濃度、緩沖溶液的種類、溫度、HRT對反硝化脫硫MFC產(chǎn)電性能及污染物去除的影響，同時探討了不同的電極材料選擇的利弊。具體結(jié)論如下：
　　（1）采用連續(xù)培養(yǎng)的方式，用32天完成了以石墨纖維絲為電極的MFC1的啟動。在外阻為100Ω時，M

3、FC1的電壓穩(wěn)定在173.7±2.3mV，相應的S2-和NO3--N去除負荷分別為0.94±0.026kg/(m3NC·d)和11.1±0.43g/(m3NC·d)，SO42-生成率為82％±3.8％。對石墨纖維絲進行SEM掃描，發(fā)現(xiàn)陽極上存在顆粒硫的沉積，陰極石墨纖維絲上則存在明顯的桿狀細菌聚集。相同的運行下，以石墨顆粒為電極的MFC2在38d完成了啟動，最大功率密度與MFC1相當，內(nèi)阻303Ω相比MFC1的內(nèi)阻192Ω大很多。

4、>　　（2）隨著陽極進水S2-濃度的增加，內(nèi)阻逐漸降低。反硝化脫硫MFC的產(chǎn)電能力呈現(xiàn)逐漸增強的趨勢，但到達一定濃度后，增強的幅度會變小。相同外阻下，功率密度隨著進水S2-濃度的升高而增大，高電阻相對于低電阻而言，產(chǎn)電增長的幅度要小。在各個進水S2-濃度，各個外阻下，S2-的去除都比較徹底。SO42-生成率隨著進水S2-濃度升高而有小幅增加，而隨著外阻上升而降低。進水S2-濃度對NO3--N去除效果影響較小，NO3--N去除負荷隨著外阻

5、降低而升高。
　　（3）緩沖溶液種類對反硝化脫硫MFC產(chǎn)電性能影響不大，原因可能與S2-自身的pH緩沖能力有關(guān)。50mmol/L磷酸鹽緩沖溶液（Phosphate Buffer Solution，PBS）下MFC的內(nèi)阻比100mmol/L重碳酸鹽緩沖溶液、無緩沖溶液下的內(nèi)阻低得多。反硝化脫硫MFC污染物去除情況與緩沖溶液的pH密切相關(guān)。
　　（4）隨著HRT的縮短，最大輸出功率有起有伏。反硝化脫硫MFC的內(nèi)阻逐漸降低，且降低