微生物燃料電池污廢水處理技術

【資料簡介】

微生物燃料電池污廢水處理技術

 

隨著社會發展及工業化進程加快，水體污染問題日益嚴重，尤其近年來水體中過量輸入的氮、磷等營養元素導致的水體富營養化加劇了水資源危機，已嚴重影響了經濟社會發展。經過科學研究及工業實踐，多種污廢水處理技術已被開發使用，但部分污廢水處理技術能耗高、效率低。目前在污廢水處理領域，低能耗、低藥耗、安全環保的技術成為研究熱點，微生物燃料電池(microbialfuelcell,MFC)作為一種新型的生物電化學污廢水處理技術，在污廢水處理領域尤其是污水脫氮、除磷等方面顯示出巨大的潛力及應用前景，受到人們的普遍關注。

　　1、MFC概述

　　自然界中部分微生物通過生命代謝過程可以把化學能轉化為電能，MFC是把產電微生物生命代謝過程中產生的電子收集起來并利用的裝置。如圖1，在MFC中，聚集在陽極表面的一些特殊微生物在厭氧條件下可以氧化降解有機物，并產生氫質子和電子，氫質子和電子分別通過自由擴散作用和外電路電子傳遞作用到達陰極，然后和陰極表面的電子受體發生氧化還原反應，從而完成MFC產電及電子利用過程。因MFC產生的電子在陰極可以與氧氣或含硫化合物、含氮化合物等電子受體發生氧化還原反應，降解水體中的硫酸鹽、硝酸鹽等物質，實現了在回收電能的同時進行污水處理，已成為一種新型的生物污廢水處理技術。

在污廢水處理領域，相對于操作程序較復雜、費用較大的物理法或者易產生副產物、造成二次污染的化學法來說，MFC具有能量轉換效率高、原料來源廣泛、操作條件溫和、清潔環保等優勢，隨著研究的日漸深入，MFC的形式不斷發生變化，如表1。根據是否含質子交換膜，可分為無膜MFC和有膜MFC，根據構型的不同可分為單室、雙室、多室串聯等，經改進后有沉積物MFC、上流式MFC及管式MFC等多種變形形式。雖然MFC的形式不斷變化，通過總結歸類MFC最新報道可知目前其研究主要集中在產電能力和去污效能等。