生态型微生物燃料电池同步脱氮产电效能

作者：刘慎坦^*; 王祚

来源：环境工程, 2023, 1-10.

• 生态型微生物燃料电池
• 脱氮
• 产电
• 人工湿地
• 水力停留时间

生态型微生物燃料电池(Ecotype-Microbial Fuel Cell，E-MFC)是一种将微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)与水生动植物结合在一起的新型废水处理技术。为研究E-MFC中“微生物、水生植物和底栖动物”间的共生协同作用，本实验设置了沉积物MFC(Sediment-Microbial Fuel Cell，S-MFC)、湿地植物MFC(Wetland Plant-Microbial Fuel Cell，WP-MFC，种植水生植物)和生态型MFC(E-MFC，引入水生植物和底栖动物)三种反应装置， 分别测试了其产电能力和脱氮效果。考察了水力停留时间(HRT)和阴极曝气流量对E-MFC脱氮产电效能的影响，并探讨了其脱氮机理。结果表明，E-MFC脱氮产电性能均优于其他两种。在25℃ 时，E-MFC对NO3--N的去除率可达96%以上；当电流密度为57.5 mA·m-2时，E-MFC达到最大输出功率密度15.6 mW·m-2。进一步研究表明，当HRT为72小时，进水流量为0.50 L·d-1时，E-MFC获得最高产电电压463 mV，此时输出功率密度为27.31 mW·m-2。当曝气流量为60 L·h-1时，E-MFC的最大输出功率密度可达38.12 mW·m-2。在处理相同量的有机废水时，E-MFC比S-MFC和WP-MFC的同步脱氮产电效率都高得多。剖析了反应装置各部分起到的作用，从植物的根系泌氧促进物质转化、水生动物扰动增强植物活性，强化根系分泌物的脱氮，以及基质吸附截留三个方面分析了E-MFC系统脱氮产电机理，这也表明，E-MFC作为可回收电能的新型生态修复新技术，在污水处理领域有良好的发展前景。

• 单位
  西安科技大学