微生物燃料电池处理污水并产能的潜力分析-论文.pdf

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1、第30卷第18期中国给水排水Vol_30No．182014年9月CHINAWATER&WASTEWATERSep．2014微生物燃料电池处理并产能的潜力分析郝晓地，刘高杰，黄鑫，胡沅胜(北京建筑大学北京应对气候变化研究与人才培养基地，北京100044)摘要：全球性能源危机导致污水处理朝着资源化与能源化的方向发展。欧关倡导的“能源工厂”或“碳中和”运行理念更是激发了从污水中回收能源的国际研发与应用热潮。作为一种能够同时将有机物去除并将其所蕴含的能量直接以电能回收的技术，微生物燃料电池(MFC)技术研发方兴未艾。这就需要首先在科学上系统了解MFC

2、的发展历程、基本原理、研究现状，继而从工程角度分析MFC在污水处理中得以应用的潜力。在总结MFC最新研发进展的基础上，对MFC用于实际污水处理可获得的能量进行了匡算，发现其能源转化效率还不及污水处理剩余污泥厌氧消化产甲烷可获得的能源转化效率。况且，MFC的有限能量转化是以牺牲脱氮除磷所需碳源作为代价。以M一FC为基础衍生而来的微生物电解电池(MEC)产氢技术在实际应用时可能亦存在相同问题。面对MFC／MEC目前的应用窘境，对其未来技术研发走向进行了定位。关键水词：微生物燃料电池；产电微生物；库仑效率中图分类号：X703文献标识码：B文章编号：

3、1000—4602(2014)18—0008—07PotentialAnalysisofMicrobialFuelCellsinTreatingWastewaterandRecoveringEnerHA0Xiao—di．LIUGao-jie．HUANGXin，HUYuan—sheng(BeijingClimateChangeResearchandEducationCentre，BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beo'ing100044，China)Abstract：Glob

4、~energycrisishasinitiatedwastewatertreatmenttodeveloptowardsresourceandenergyrecovery．Also．theconceptsof“powerplants”and／or“carbonneutral”operation，whicharead—vocatedinEuropeandUS，areinspiringaninternationalRandDhottopicofrecoveringenergyfromwastewater．Asatechnologyremoving

5、organicsubstance(COD)andsimultaneouslyrecoveringCODen—ergytogenerateelectricity，microbialfuelcell(MFC)isbeingresearchedanddevelopedintheascend—ant．ThissituationneedsUStosystematicallyunderstandthebackground，principlesandstate—of-the—artofMFCandthentoanalyzethepotentialofMFC

6、appliedinwastewatertreatment．Basedonthestate-of-the-artofMFC，theenergypotentialofMFCfromCODwasroughlycalculated，andthecalculationre—vealedthattheenergyconversioneficiencyofMFCwasmuchless，evenlowerthanthatfrommethanefromanaerobicdigestionofexcesssludge．Moreover，limitedenergy

7、recoveryfromMFCwasattheex-penseofcarbonsource(COD)requiredfornutrientremova1．Microbialelectrolysiscell(MEC)devel—opedfromMFChadprobablythesimilarproblemwhenapplied．Facingsuchapredicament，MFC／MECwasorientedonthefutureRandDapproaches．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51278025)；城市雨水系统与水环境教育部重

8、点实验室项目(2014)郝晓地，等：微生物燃料电池处理污水并产能的潜力分析第30卷第18期Keywords：microbialfuelcell；electro—mi