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堿處理污泥為底物的微生物燃料電池產電特性

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【中文關鍵詞】剩余污泥  微生物燃料電池  堿預處理  產電性能  
【摘要】利用剩余污泥作為接種體,在不添加任何營養元素的情況下,成功啟動了兩室型微生物燃料電池( MFC) 。對剩余污泥進行堿解預處理,考察將其作為MFC 底物的可行性,同時分析了剩余污泥經不同時間的堿處理,MFC 產電性能的變化及其對污泥的降解效果。結果表明: 利用堿預處理污泥作為底物時,MFC 的穩定輸出電壓、最大產電功率密度和對TCOD 的去除率均提高,同時周期運行時間延長。并且,隨著堿處理時間的延長,MFC 的穩定輸出電壓、產電功率密度和對TCOD 的去除率均增大。當堿處理時間為24 h 時,穩定輸出電壓達到630 mV( 外阻R = 500 Ω) ,最大產電功率密度為11. 73 W/m3,對TCOD 的去除率為25. 3%。這與堿處理使得固體有機物被水解有關。
【部分正文預覽】

活性污泥法作為一種有效的生物處理技術,已經被廣泛應用于城市污水處理中。然而,伴隨著污水的凈化,也產生了大量的剩余污泥,其數量約占處理水量的0. 3% ~ 0. 5% ( 以含水率為97%計) 。并且隨著我國城市生活污水排放量的增加和處理率的提高,剩余污泥總量也在不斷增加。剩余污泥中含有有機物、病原微生物、寄生蟲卵、重金屬等,必須對其進行妥善處理,以防止對環境造成二次污染。近些年來,微生物燃料電池( MFC) 作為一種新型資源化技術,逐漸被應用到剩余污泥處理中[1 ~ 3]。它可以利用剩余污泥中豐富的有機質為燃料,在降解有機質的同時,將化學能轉化為清潔的電能。但是,剩余污泥中的有機成分大部分為細胞壁所包裹,不容易被微生物直接分解利用,從而致使MFC 直接利用剩余污泥為燃料時的產電能力與污泥降解效果并不理想。所以,對污泥進行預處理,使有機質溶出,提高污泥的生物可降解性,是加快污泥消化的前提條件。已有研究表明,堿解預處理可以破壞污泥絮體及細胞結構,使不溶性有機物從胞內釋放出來,成為易被微生物利用的溶解性物質,從而提高了污泥的厭氧消化能力[4,5]。但將堿解污泥直接作為MFC 的燃料研究較少,因此,筆者嘗試直接將堿解污泥用作MFC 的底物,考察其作為MFC 底物的可行性,同時分析了堿解時間對MFC 產電及去除污泥中有機質效果的影響,以期進一步提高MFC 對剩余污泥的利用效率。

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