蒋杭城
,
许蕾
,
谢静
,
刘昱含
,
肖遣
,
张光明
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.05.2014091201
为了实现剩余污泥资源化，本实验采用了超声波破壁的预处理方式，构建了以剩余污泥破壁处理混合液为阳极液和以KMnO4溶液为阴极液的序批式双室微生物燃料电池（ Microbial Fuel Cells，MFC）．将MFC的输出功率密度和COD去除速率作为电池性能的考察指标，研究了超声预处理和投加污泥量对MFC性能的影响．结果表明，随着对投加污泥预处理比（超声预处理污泥量占投加污泥量的比例）和投加污泥浓度的上升， MFC的输出功率密度和 COD 去除速率也随之上升，在100％污泥预处理比下输出功率密度峰值为296 mW·m－2（ Rext＝1000Ω）；平均COD去除速率为90 mg·L－1·d－1．在投加污泥浓度为8000 mg·L－1时，输出功率密度峰值为476 mW·m－2（ Rext＝1000Ω）；平均COD去除速率为100 mg·L－1·d－1．由实验结果分析，采用超声波破壁预处理高浓度的剩余污泥作为燃料搭建MFC，可提高微生物燃料电池的产电性能和COD去除速率．
关键词:
超声预处理
,
剩余污泥
,
微生物燃料电池
,
功率密度
,
有机物去除速率
柳昭慧
,
宰学荣
,
周长阳
,
陈伟
,
英明
,
付玉彬
材料开发与应用
以天然海泥(BMFC-o)、添加尿素的海泥(BMFC-1)和添加乳酸的海泥(BMFC-2)构建海底沉积物微生物燃料电池(BMFCs),研究外源添加营养物质对BMFCs电池性能及电极电化学性能的影响.结果表明,尿素和乳酸这两种营养物质明显影响海泥中微生物的数量和电化学性能;计数结果表明,BMFC-2中的细菌数量最多,约为1.08×1011 cfu/m2,分别是BMFC-1和BMFC-0的2.97倍和13.5倍.Tafel测试结果表明,BMFC-2阳极生物膜电化学活性高于BMFC-1和BMFC-0;BMFC-1和BMFC-2的阳极电子交换动力学活性分别是BMFC-0的1.30倍和1.63倍.通路状态下,BMFC-2的输出电压最大(约520 mV),BMFC-0的输出电压最低(约175 mV);BM-FC-2的最大输出功率密度为96.57 mW·m-2,分别是BMFC-0(10.94 mW·m-2)和BMFC-1 (51.57 mW·m-2)的8.83倍和1.87倍.根据外源营养物质对阳极表面生物膜电容特性影响的分析,提出了外源营养物提高电池性能的模型,阴极表面细菌数量增多,代谢产生的电子数量增加,生物膜增厚,生物模电容和双电层电容增大.
关键词:
海底沉积物
,
微生物燃料电池
,
外源营养物
,
尿素
,
乳酸
,
电化学性能
