微生物燃料電池處理焦化廢水的研究.pdf

1、在焦爐煤氣初冷和焦化生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的焦化廢水。焦化廢水的排放不僅會影響環(huán)境美觀，而且它自身及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物還會對水體產(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、化學法和生物法。物理和化學方法處理成本高，反應條件苛刻，且可能產(chǎn)生二次污染。相比之下，廉價、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，其厭氧陽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。
　　本研究以焦化廢水處理廠的原水為陽極底物，利用微生物燃料電池實現(xiàn)在有機物降解的同時同步產(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極底物進行產(chǎn)電;通過COD的去除率、庫倫效率的大小、以及電化學性能(輸出電壓、電流密度、功率密度)三個方面對比了兩種不同馴化方式的優(yōu)劣;觀察了陽極生物膜的

3、外部形貌;進一步考察了外部因素(溫度、陰極pH、攪拌、外阻)對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COD的去除直接馴化的MFC可以達到91％，間接馴化也達到了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、陽極攪拌、溫度30℃、陰極pH為6的情況下，MFC的輸出功率和COD的去除率都達到最大。對MFC的經(jīng)濟效益分析，得出MFC在處理焦化廢水方面比傳