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實現(xiàn)廢物的資源化利用是緩解未來能源危機和解決環(huán)境問題的有效途徑。而微生物燃料電池（Microbialfuelcell，MFC）能夠利用具有產電活性的微生物為生物催化劑，直接從污水中的有機/無機污染物中回收能源，因其獨特的能源和環(huán)境兩方面效應而受到國內外廣泛關注。
　　榨菜廢水本身具備的高鹽特性，以及豐富的有機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用。其中，過高的鹽度會抑制微生物活性，經(jīng)過馴化的微生物對于鹽度的耐受范圍也是有限的；陽極室處理后的廢水有機物含量仍然較高。針對這些問題，本文以榨菜廢水為燃料，構建了經(jīng)典雙室MFC。研究了鹽度變化對電池產電性能影響、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的產電性

3、能。當廢水含鹽量（以NaCl計）為31.2g/L時電池產電性能達到最佳，但是繼續(xù)增高鹽度后會抑制產電菌生長，造成電池內阻急劇增加，電池產電性能會急劇下降。此外，底物中添加2mmol/L甜菜堿后電池產電性能得到明顯提升。投加甜菜堿有助于提高系統(tǒng)抵抗鹽度負荷變化造成的沖擊，維持鹽度升高時電池的產電輸出。同時，陽極的操作條件是控制整個系統(tǒng)反應速率的關鍵因素。
　　進一步考察了系列濃度甜菜堿對于高鹽榨菜廢水處理效果和電池產電性能的影響。本

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

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)定運行，得到了較好的有機物去除效果。研究了陰極曝氣量對電池產電性能和COD降解效果的影響。當陰極液溶解氧為3.08mg/L時，輸出電壓達到峰值0.333V，最大功率密度、開路電壓、內阻分別為14.14W/m3、0.505V、159Ω。并且陰極液溶解氧在2.98~3.56mg/L時，電池能維持一個較高的產電輸出。繼續(xù)增大曝氣量會使陽極厭氧環(huán)境遭到破壞，進而造成電池電壓