同步废水处理和产能的上流式空气阴极生物燃料电池

以活性炭颗粒为阳极,气体电极为阴极,葡萄糖模拟废水为基质构建了上流式直接空气阴极单室生物燃料电池(UACMFC),在连续运行条件下考察了电池的产电性能和水力停留时间(HRT)对电池性能的影响.结果表明,UACMFC具有较好的产电能力和稳定性,在外阻为9 000 Ω条件下,最大输出电压为0.915 V.HRT对生物燃料电池的产电性能和COD的去除效果均有影响,水力停留时间为8 h时,电池的最大输出功率密度为44.3 W·m-3(废水),COD去除率为45%.     

空气阴极微生物燃料电池处理生活污水产电特性研究

采用空气阴极微生物燃料电池,处理主要成分为葡萄糖、乙酸钠、蛋白胨和可溶性淀粉的模拟生活污水,探讨MFC处理模拟生活污水的特性。文章探讨了模拟污水不同浓度对产电的影响,结果表明不同的基质浓度对产电效率影响不是非常显著,MFC最大输出功率为23.67 mW·m-2,COD最大去除率为88%。以不完全复合碳源和单一碳源为基质,探讨了接种混合菌的MFC对基质的选择性。试验结果表明乙酸钠、葡萄糖对接种混合菌的MFC产电不利,MFC处理复杂有机碳源(蛋白胨、淀粉)的产电效率优于处理简单分子有机碳源(葡萄糖、乙酸钠)。试验讨论了硼砂缓冲液对产电的影响,50 mmol·L-1的硼砂缓冲液输出功率密度最大,最大功率为19.77 mW·m-2,COD最大处理率为72%。与投加PBS缓冲液相比,硼砂缓冲液调节阳极电解液效果不佳,硼砂缓冲液出水pH为7.73,且在产电密度方面有微小的下降,但在同等基质浓度的生活污水时电池的库仑效率提高约2倍。     

连续流生物阴极微生物燃料电池废水处理与产电性能

微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物的新陈代谢作用将化学能转化为电能的装置。实验以石墨为电极材料,乙酸钠模拟废水为阳极底物,以厌氧活性污泥为厌氧菌种,驯化后的好氧污泥为好氧菌种,构建了双室连续流生物阴极MFC反应器。研究了连续流生物阴极MFC在降解乙酸钠废水同时的产电性能。结果表明,在外电阻为50Ω的情况下,未加NaCl溶液时,连续流好氧生物阴极MFC的最大电流密度为0.29 mA/m2,加入NaCl溶液后,最大电流密度为0.75 mA/m2,是未添加NaCl溶液MFC的2.59倍,输出功率密度是未加NaCl溶液的6.84倍。阳极室出水进入阴极室,研究了连续流好氧生物阴极废水处理效果。结果表明,COD的去除率随MFC运行时间的增加呈上升趋势,MFC稳定运行后,COD的去除率维持在60.1%～66%。     

湿地型微生物燃料电池处理废水及同步产电研究

利用芦苇构建单室湿地阴极型升流式微生物燃料电池(microbial fuel cell-constructed wetland,MFC-CW),研究阴极基质材料的种类、粒径及进水COD浓度对MFC-CW的产电和污水净化性能的影响。结果表明,阳极基质材料为2~4 mm颗粒活性炭,阴极基质材料为4~8 mm颗粒石墨时,电池性能最佳,最大输出电压为318 m V(外电阻为1 000Ω),最大功率密度达到0.197 W/m~3,库伦效率为2.1%。阴极基质材料的种类和粒径对MFC-CW的污水净化性能的影响较小,COD去除率均在80%左右。进水COD浓度是影响MFC-CW运行性能的一项重要参数,系统输出功率密度及COD去除率均随进水COD浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,当进水COD浓度在200~300 mg/L时系统整体运行性能最佳。     

外电阻值对3A-MFC产电和脱氮性能的影响

构建三阳极单阴极型微生物燃料电池（three-anode microbial fuel cells,3A-MFC）,该间歇流反应器通过在阳极提供有机物,在阴极提供有机物、氨氮和氧气,在产电的同时实现生物阴极同步硝化反硝化脱氮。考察了外电阻值分别为1000Ω、500Ω、150Ω、50Ω时对3A-MFC产电及脱氮性能的影响,当外电阻值为150Ω时,产电量达到最大值为583C,阳极库仑效率达到最大值为1.70%,内阻达到最小值为200Ω,此时外电阻值与内阻值最接近,产电效果最好。外电阻值由1000Ω减小到150Ω时,总氮（TN）去除率从79.7%上升到最大值为84.1%,TN去除速率从7.5mg/(L·d)上升到最大值为13.1mg/(L?d)。在一定外电阻值范围内,伴随其值的减小,电子转移速率逐渐提高,同时电对微生物的刺激作用得到增强,能够实现最佳的TN去除效率和去除速率。     

二氧化铅阴极单室微生物燃料电池处理有机废水研究

利用自制单室微生物燃料电池,采用污水处理厂的厌氧污泥接种,以自制钛基二氧化铅电极为阴极,运行微生物燃料电池11907 min,成功获得了电能,最大功率密度为485 mW·m-2.通过稳态放电法测得单室微生物燃料电池的内阻为300Ω.污水COD去除率达到40%左右,日平均去除1 000.5 mg·L-1,说明此单室微生物燃料电池在产生电能的同时对废水有较理想的处理效果.     

高盐废水生物阴极MFCs产电及脱氮性能研究

构建了双室生物阴极微生物燃料电池系统(MFCs),分析了曝气强度对系统脱氮和产电性能的影响,并讨论了间歇曝气对污染物的去除影响。结果表明,生物阴极MFCs实现了污染物去除和能量回收的双重目的,生物阴极MFCs稳定运行时,最大功率密度、开路电压和电池内阻分别为2.72 W/m~3、660 mV、131Ω。曝气强度40～100 mL/min、DO浓度在4～6 mg/L时,电压输出最大为253 mV,产电周期最长,生物阴极MFCs对COD去除以及脱氮效果较为理想。间歇式曝气运行方式既能有效提高生物阴极脱氮性能又可以减少维持高浓度DO的能量输入。控制间歇曝气2 h,对污染物TN去除效果最好,比持续曝气提高20%。     

微生物燃料电池在废水处理中的应用

设计了一个经典的双室微生物燃料电池,并考察了其在接种厌氧污泥条件下对葡萄糖模拟废水的产电性能.试验采用间歇运行的方式,主要考察了电极材料及初始COD对微生物燃料电池产电性能的影响.结果表明,当外阻为100 Ω时,该电池在初始COD为1 000 mg/L,以石墨为电极的运行条件下产电性能最好,最大电流密度为4.4mA/m2.另外,还对以水及好氧污泥作为电池阴极时系统的产电性能进行了对比.通过对两者极化曲线的分析可知,以好氧污泥作为电池阴极可以大大减小系统的内阻,从而提高电池的产电性能.     

外阻对双室微生物燃料电池性能的影响

实验分析了阴极硝化耦合阳极反硝化微生物燃料电池在不同外阻(10、100、500Ω和无穷大)下,电池的产电性能、阴极液和阳极液的电导率以及脱氮除碳能力的变化情况。结果表明,在低电阻下,输出的稳定电流较大,有机物降解速率较快,TN去除率较高。当外阻为10Ω时,输出的稳定电流是3.61 m A,COD的去除速率最快为10.33mg/(L·h),在运行160 h时TN去除率达到100%。MFC运行过程中,阳极溶液的电导率逐渐减小,阴极溶液的电导率逐渐增大。当外阻为10Ω时,阴阳极溶液的电导率差最大。CV扫描表明外阻对阳极生物膜氧化还原能力有影响,且低电阻下阳极形成的生物膜上产电活性菌的氧化能力越强。     

以铁氰化钾为电子受体的MSBR-MFG集成系统响应机理研究

将双室微生物燃料电池(MFC)的阴极区改造成膜序批式生物反应器(MSBR),从产能和净化的双重角度构建了MSBR-MFC集成系统,以铁氰化钾作电子受体、碳毡作生物阴极和固定填料,采取"厌氧、好氧"交替运行方式处理城市生活污水,考察MSBR-MFC系统的产电能力及污染物去除效果.结果表明,系统在厌氧段加铁氰化钾后,电能输出将大幅提高,最适投加量为30mol·L-1;该条件下好氧段系统最大输出功率密度为893.1 mW·m-3,输出峰电压为570.4mV,电池内阻约300Ω,1个HRT(8h)内累积产电量13.6C;阴极区COD、氨氮、TP去除率分别为90.5%、99%和96.2%,阴阳两极室累积有机物去除容积负荷约2.125kg·m-3·-1,比传统双室MFC提高了约80.8%.