三维电极微生物燃料电池处理生活污水同步产电性能

摘要：

为促进微生物燃料电池 (MFC) 推广应用于实际, 构建以填充碳毡构成的三维结构为电极的单室微生物燃料电池, 用于处理生活污水同步产电.对比分析序批运行和连续运行方式对生活污水的处理效果以及MFC的产电性能.在序批实验中, 5 d内化学需氧量 (COD) 、氨氮 (NH4+-N) 去除率分别达到91.1％和98.2％, 处理结果符合城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002) 一级A标准;当MFC外接51Ω电阻时最大功率密度为27.88 m W/m3.在连续实验中, 污水以稳定流速 (0.2 m L/min) 自反应器底部注入, 形成上流式连续运行模式, 其水力停留时间 (HRT) 为5 d, 此时出水中COD保持稳定, 去除率变化范围为83.2％-97.4％, NH4+-N浓度逐渐降低保持在9.45 mg/L以下, 反应器对污水中NH4+-N的去除效果较好, 自第11天后出水中有NO3--N积累, 导致总氮去除率较低.连续运行方式下MFC最大功率密度为582.5 m W/m3, 约是序批方式的21倍;平稳期平均输出电压为0.087 7 V, 是序批运行时的2.9倍.结果表明在连续运行方式下, 由于有机物得到补充, 微生物可不断利用有机物用于产电, 所以连续运行方式时MFC的产电性能更好, 可以改善序批方式下输出电压较低的现象.最后基于16S rRNA高通量测序分析电极上微生物群落, 发现主导微生物属于Thauera sp.、Saprospiraceae-UN sp.、OPB56-UN sp., Thauera sp.是一类能以电极为电子供体而还原NO3--N的脱氮微生物.因此可通过富集此类脱氮菌来降低连续运行方式下出水NO3--N浓度, 这为改善污水处理效果提供了一种新方法.

关键词：微生物燃料电池、三维电极、生活污水、COD、氨氮、产电

所属期刊栏目：24

分类号：X703(一般性问题)

在线出版日期：2018-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：873-878