單室空氣陰極微生物燃料電池的產電優化與應用.pdf

1、在能源短缺、環境惡化的今天，微生物燃料電池技術(MFC)能夠在處理廢水的同時產生電能，受到了廣泛的關注。然而，現階段產生的電能較小，想要真正利用這些電能就需要設計收集電路和電能輸送裝置。隨著社會的發展，藥物與個人護理用品(PPCPs)被大量使用，這類污染物在水環境中濃度很低，而目前常用的水處理工藝并不是針對PPCPs設計的，致使某些PPCPs很難被有效的去除。
　　本課題提出一種生物電化學系統，它利用MFC產生的電能與活性污泥系統

2、耦合處理一種典型的PPCPs——土霉素。把MFC處理廢水得到的電能進一步應用到水處理當中，這樣實時的利用電能，既省去了繁瑣的電路收集裝置又能夠進一步提高出水水質。經過實驗并得到具體結論如下:
　　1.MFC串聯后，電壓會有所降低。當串聯3個MFC時，能夠產生1V左右的電壓，并把這些電能通過石墨電極板加入活性污泥系統，組成生物電化學系統，并以SBR方式運行。運行穩定后，對低濃度土霉素的去除效果優于傳統活性污泥系統。
　　2.當

3、進水土霉素濃度在0.5-3mg/L之間變化、進水COD在400-1200mg/L之間變化、水力停留時間在4-11.2小時之間變化時，生物電化學系統的土霉素去除率都會高于傳統活性污泥系統，其他出水指標略高于或與傳統活性污泥系統處在同一水平，且生物電化學系統運行穩定，不易發生污泥膨脹。
　　3.利用電子顯微鏡觀察系統中的微生物，可知生物電化學系統中的微生物與傳統活性污泥中的微生物種類和形貌都有所差別。運用第二代測序技術測定系統中的活性

4、污泥群落結構，表明生物電化學系統中電極板上微生物種類多于系統中活性污泥及傳統活性污泥系統的活性污泥。表明電極板是生物電化學系統中的核心部分，而且生物電化學系統中的微生物種類也與傳統活性污泥系統中的微生物有很大差異。經過篩選、純化培養，得到了一株對低濃度土霉素有降解效率的菌株，經過16sRNA測序鑒定屬于寡養單胞菌菌屬（Stenotrophomonas sp）。6h對2mg/L土霉素的最大去除率為41％
　　4.通過周期內降解實驗，

5、表明單純的電解系統和傳統活性污泥系統對低濃度的土霉素都有一定的降解效果，但生物電化學系統的去除率高于上述兩系統。通過液相色譜-質譜分析土霉素的降解過程，可知生物電化學系統對低濃度土霉素的去除中，既存在電解過程又存在生物降解過程，而且不是簡單的效果疊加，這兩種效果相互作用、相互影響，進而相互適應組成了穩定，高效的生物電化學系統。
　　5.通過MFC-生物電化學系統連續流實驗，表明比起厭氧活性污泥技術，MFC技術對低濃度土霉素廢水有更