微生物燃料电池法污泥消化与产电实验研究

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1、微生物燃料电池法污泥消化与产电实验研究摘要城市污水处理厂的污泥处置问题一直是个难题，大量的污泥，单靠堆放和填埋的办法来处置是非常困难的。焚烧虽可以最大限度地减少污泥体积，但其成本太高，并造成极大的资源浪费；传统的污泥厌氧消化技术存在效率太低，运行管理难度大，能源回收率不高等问题。如何高效处理城市污水处理厂的剩余污泥，尽量减少污泥体积，并能高效回收污泥中的生物质能源成为当前的研究热点和难点。本文采用不锈钢金属丝阳极构建了单室无质子膜空气阴极微生物燃料电池(MFC)，以葡萄糖为唯一电子供体，室温下，在初始p(CODc，)为579mg／L，当外接电阻为1000t2时，该MFC可以连续产电，最高电

2、压达256．16mV，开路电压为475．64mV，其内电阻约为5827Q。实验条件下测得在外电阻500f2时，该MFC的最大功率密度为85．1mW／m2，库伦效率为38．2％。其性能优于一般的双室MFC，实用性更强。’采用该MFC进行了剩余污泥消化与产电实验，并将其与传统的厌氧消化处理进行对比，实验结果表明，该MFC对剩余污泥CODc，的去除率可达60％，比厌氧处理效率高约5％～10％；同时污泥体积和污泥量分别减少52．3％和62．3％，比厌氧消化分别高19．5％和28．5％；该MFC夕b接1000Q电阻时其两端的电压最高可达172mV，可获得的最大功率密度为30．8mW／mz。同时，考察

3、该MFC和厌氧消化处理装置对剩余污泥中有机质的去除情况，结果表明，经该MFC处理后的剩余污泥中SCOD／TCOD随时间波动的从2．8％上升至15．4％。并且MFC对剩余污泥COD的去除效果较之厌氧装置更为稳定有效，其在消化剩余污泥的同时产生的电能均源于微生物对底物的降解作用。本文研究结果表明该MFC技术可以在降低剩余污泥有机质并减少污泥体积的同时获得电能，在剩余污泥处理和处置方面有一定的应用潜力。关键词：微生物燃料电池；厌氧消化；剩余污泥；污泥消化；产电ExperimentalResearchonSludgeDigestionandElectricityGenerationbyMicrob

4、ialFuelCellABSTRACTThesludgedisposalissueofmunicipalwastewatertreatmentplanthasalwaysbeenaproblem．ItisverydifficulttodisposeSOlotofsludgejustbylandfillanddumping．Althoughburningcanminimizesludgevolumeandcausegreatwasteofresources．butitscostiStoohigh．ThereiSine伍ciency，difficulttomanageandnothighene

5、rgyrecoveryoftheconventionalanaerobicdigestiontechnology．Howtodealwiththeexcesssludgeofmunicipalwastewatertreatmentplantefficiently，minimizesludgevolumeandrecoversludgebiomassefficientlybecomeahotspotanddifficultofresearch．Usingstainlesssteelwireasanodetobuildanair—cathodesinglechambermicrobialfue

6、lcell(MFC)withoutaprotonexchangemembrane，andusingglucoseasthesolesubstratewithaninitialchemicaloxygendemand(CODcr)concentrationof576mg／Landtheexternalresistanceof1000Qunderroomtemperature，electricityofwasgeneratedcontinuouslybytheMFCandthehighestvoltagereachedupto256．16mV，theopencircuitvoltagewasm

7、easuredat475．64mVandtheinternalresistancewasabout5827Q．TheMFCachievedamaximumpowerdensityof85．1mW／m2andcoulombicefficiencyof38．2％withtheexternalresistanceof500Qundertheexperimentalcondition．Itismorepracticalbecau