微生物燃料電池污廢水處理技術(shù)

隨著社會發(fā)展及工業(yè)化進(jìn)程加快，水體污染問題日益嚴(yán)重，尤其近年來水體中過量輸入的氮、磷等營養(yǎng)元素導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化加劇了水資源危機(jī)，已嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。經(jīng)過科學(xué)研究及工業(yè)實踐，多種污廢水處理技術(shù)已被開發(fā)使用，但部分污廢水處理技術(shù)能耗高、效率低。目前在污廢水處理領(lǐng)域，低能耗、低藥耗、安全環(huán)保的技術(shù)成為研究熱點，微生物燃料電池(microbialfuelcell,MFC)作為一種新型的生物電化學(xué)污廢水處理技術(shù)，在污廢水處理領(lǐng)域尤其是污水脫氮、除磷等方面顯示出巨大的潛力及應(yīng)用前景，受到人們的普遍關(guān)注。

　　1、MFC概述

　　自然界中部分微生物通過生命代謝過程可以把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，MFC是把產(chǎn)電微生物生命代謝過程中產(chǎn)生的電子收集起來并利用的裝置。如圖1，在MFC中，聚集在陽極表面的一些特殊微生物在厭氧條件下可以氧化降解有機(jī)物，并產(chǎn)生氫質(zhì)子和電子，氫質(zhì)子和電子分別通過自由擴(kuò)散作用和外電路電子傳遞作用到達(dá)陰極，然后和陰極表面的電子受體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而完成MFC產(chǎn)電及電子利用過程。因MFC產(chǎn)生的電子在陰極可以與氧氣或含硫化合物、含氮化合物等電子受體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，降解水體中的硫酸鹽、硝酸鹽等物質(zhì)，實現(xiàn)了在回收電能的同時進(jìn)行污水處理，已成為一種新型的生物污廢水處理技術(shù)。

在污廢水處理領(lǐng)域，相對于操作程序較復(fù)雜、費用較大的物理法或者易產(chǎn)生副產(chǎn)物、造成二次污染的化學(xué)法來說，MFC具有能量轉(zhuǎn)換效率高、原料來源廣泛、操作條件溫和、清潔環(huán)保等優(yōu)勢，隨著研究的日漸深入，MFC的形式不斷發(fā)生變化，如表1。根據(jù)是否含質(zhì)子交換膜，可分為無膜MFC和有膜MFC，根據(jù)構(gòu)型的不同可分為單室、雙室、多室串聯(lián)等，經(jīng)改進(jìn)后有沉積物MFC、上流式MFC及管式MFC等多種變形形式。雖然MFC的形式不斷變化，通過總結(jié)歸類MFC最新報道可知目前其研究主要集中在產(chǎn)電能力和去污效能等。