pH对沉积型含油污泥微生物燃料电池的影响

以油田含油污泥为底物,构筑了不同pH的沉积型含油污泥微生物燃料电池(SMFC),分别采集不同pH(6.5,7.0,7.5,8.5,误差±0.2)的SMFC输出电压,并测定相应电池电动势、表观内阻、功率密度等,研究了pH值对SMFC体系产电及原油降解性能的影响,并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)研究分析了弱碱环境下SMFC中正构烷烃组分的降解情况。结果表明,随着pH的增大,SMFC的输出电压、功率密度、电动势先增大后减小,表观内阻则先减小后增大,pH=7.5时,电压最高,功率密度和电动势最大,表观内阻最小;随着pH增大,含油污泥原油去除率先增大后减小,pH=7.5时,原油去除率最大。SMFC体系在弱碱性环境下(pH=7.5),其产电性能和原油降解性能最佳,主要是SMFC中的菌群可以提高对高碳数烷烃的降解速率,对偶数碳烷烃有较强的降解能力,而且具有降解类异戊二烯烷烃的能力。     

沉积物微生物燃料电池处理低浓度渗滤液的试验研究

采用沉积物微生物燃料电池处理低浓度垃圾渗滤液,考察了电池的产电性能及对污染物的去除效果。实验结果表明SMFC输出电压呈周期性变化,最大输出电压78 m V。最大功率密度为0.204m W/m2,功率密度随电流的增加先增大后减小,电池内阻较大为2810Ω,过高的内阻限制了燃料电池的产电。COD、氨氮去除率达分别达67%、59%。MLSS、MLVSS去除率分别为23.7%、29.5%。MLVSS/MLSS的比值由0.63降至0.58,在SMFC产电过程中污泥中的有机物得到有效降解。因此构建SMFC在处理低浓度渗滤液的同时可回收部分电能,可实现污水、污泥资源化。     

微生物燃料电池产电的影响因素

以输出功率和内阻为评价指标,考察了直接微生物燃料电池在间歇运行过程中pH值、底物浓度、电极间距和添加电解质对产电性能的影响. 结果表明,pH值对输出功率影响较大,最佳值为7.5;输出功率随底物浓度的增大而增大．减小电极间距能有效降低电池内阻,提高输出功率,当电极间距为2 cm时,最大功率密度为700 mW/m2,内阻为80 W,库仑效率为7.7%. 磷酸盐缓冲溶液作为电解质对功率提高的效果优于NaCl,其添加量为100 mmol/L时,最大功率密度达922 mW/m2,内阻为70 W,库仑效率为11.5%.     

炼厂含油污水微生物燃料电池的启动及性能研究

炼厂含油污水蕴藏巨大化学能,利用微生物燃料电池技术处理含油污水可在水质净化的同时以电能的形式回收此能量。研究以炼厂含油污水为燃料构建并启动双室微生物燃料电池,考察电池产电特性及对含油污水的降解特性。结果表明:电池输出电压随阳极溶液浓度的增大而升高;电池开路电压为550.49 mV,最高输出功率密度262.8 mW m 3,内阻957,其中,欧姆内阻482,占总内阻的50.4%;对进水水质指标检测和GC-MS分析结果显示,电池对含油污水COD的降解达到81.8%,实验用含油污水有机组成主要为挥发酚、芳香烃和脂肪烃,其中挥发酚、芳香烃等特征污染物被优先吸附降解,并产生酸酯类、醇类等典型的厌氧代谢产物。     

微生物燃料电池-人工湿地耦合系统处理污水及产电性能研究

以芦苇为湿地植物构建微生物燃料电池-人工湿地耦合系统(MFC-CW),研究进水COD、水力停留时间(HRT)及阴极曝气量对MFC-CW产电和污水净化性能的影响。结果表明:MFC-CW系统经驯化后能够稳定运行,在净化污水的同时产电。随着进水COD的增大,MFC-CW系统的输出电压及COD去除率均先增大后减小,在COD为200 mg/L时系统产电量最大,为294 m V;COD为300 mg/L时系统COD去除率最大,为89.4%。随着HRT的增大,系统输出电压先增大后减小,在HRT为3 d时达到最大,为280 m V;系统COD去除率先增大后趋于平稳,HRT为3 d时去除率最高,为86%。系统输出电压及COD去除率随阴极曝气量的增大而增大,但其增长的速率逐渐减小。选择最适阴极曝气量时需要综合考虑输出电压、污水净化效果及经济成本。综合考虑各因素,优选0.075 m~3/h为最佳曝气量。     

CW-MFC处理六价铬废水及同步产电的研究

利用人工湿地型微生物燃料电池（CW-MFC）处理六价铬[Cr（Ⅵ）]废水可实现同步产电。考察了不同电极间距下COD质量浓度、Cr（Ⅵ）质量浓度及水力停留时间（HRT）对处理含铬废水及同步产电的影响。结果表明,随着COD和Cr（Ⅵ）质量浓度的增大,CW-MFC的电压先增大后减小。电极间距越小,欧姆电阻越小,但当电极间距为10 cm时系统的输出电压和功率密度最大,同时COD和Cr（Ⅵ）的去除率最高。随着HRT的延长,产电性能和污水处理能力先增大后减小。电极间距为10 cm时,最大功率密度和COD最高去除率分别458.24 mW/m³和92.50%（HRT为2 d）,Cr（Ⅵ）最高去除率为92.96%（HRT为3 d）。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kΩ,最大功率密度为10.98 mW·m-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

不同方式活化过硫酸盐处理含油污泥及机理探究

为了有效降解含油污泥中的原油,在热活化的基础上考察不同活化方式对原油去除率的影响,并探究其活化机理。结果表明,与单一热活化相比,复合活化方式均可以提高过硫酸盐的氧化效果,其中Fe3O4的活化效果最佳,其原油的去除率为45. 87%。通过进一步分析可知,活化过硫酸盐可产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH),这些强氧化性基团可以降解大部分石油类污染物。在此基础上测定了pH在实验过程中的变化,探究pH变化与降解机理的关系。目前,活化过硫酸盐氧化技术主要用于水和土壤方面的处理,对含油污泥的研究相对薄弱,因此活化过硫酸盐氧化法修复含油污泥具有良好的发展前景。     

反转极性微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电研究

通过双生物电极双室型微生物燃料电池(MFC)的反转极性运行实现了低浓度缓冲液下同步降解偶氮染料和产电。在添加5 mmol磷酸缓冲液和不调节pH值的情况下,反转极性前,阳极pH值由7.0降低到5.0,阴极pH值先由7.0升高到7.6~7.8,再降低到7.3~7.5。反转极性后,阳极积累的H+被新生OH-中和,pH值升高到7.5,阴极积累的OH-被新生H+中和,pH值降低到5.5,实现了pH值自中和。反转极性稳定运行3个月,产生了0.20~0.25 V稳定电压输出。反转极性降低了阴、阳极极化,改善了阴、阳极性能,功率密度比反转极性前提高31%。刚果红首先在阳极脱色,24 h内脱色率达90%,阳极反转为阴极后继续好氧降解脱色产物,272 h内矿化率达到50%以上。12个月的运行结果表明,MFC对刚果红的降解效果长期稳定。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）,碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kW,最大功率密度为10.98 mW·m^-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。