污泥浓度对微生物燃料电池产电的影响.doc

 n  污泥浓度对微生物燃料电池产电的影响# 梁鹏，王成武，黄霞* （清华大学环境学院，北京 100084） 5 10 15 20 25 30 35 摘要：本文主要比较污泥固体含量对微生物燃料电池产电性能（稳定性、产电能力和有机物 转化能力）的影响，并通过其内阻分布、水解液磷脂含量对影响机制进行初步分析。污泥固 体的引入对微生物燃料电池的稳定性影响较大。固体污泥浓度从 0 mg/L 增加到 1780 mg/L， MFC 最大产电功率密度从 23 W/m3 下降到 5 W/m3，MFC 内阻则相应从 160 ? 上升到 480 ?， 库仑效率则从 78%下降到 18%。通过内阻分布证实固体污泥的引入主要通过影响阳极内阻 从而对 MFC 产电产生影响。通过测定不同污泥浓度水解液磷脂含量，初步确定固体污泥可 引入外源微生物导致 MFC 库伦效率迅速下降。 关键词：污水处理；微生物燃料电池；污泥 中图分类号：X52 Effect of sewage sludge concentration on performance of MFC LIANG Peng, WANG Chengwu, HUANG Xia (School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract: In this paper, the effects of sewage sludge concentration on performance of microbial fuel cell were studied. Basing on the internal resistors distribution and phospholipid of blend sludge, the machanisims were analysised. When the sludge concentration increaed from 0 mg/L to 1780 mg/L, the maxmal power densities decreased from 23 W/m3 to 5 W/m3, the intenal resistors increased from 160 ? to 480 ? and the coulombic effeciencies decreased from 78% to 18%. The sludge in solid could effect the anodic resistance and then decrease the power density of MFC. The solid sludge could introduce bacteria in the anode chamber and then decrease the coulombic efficiency of MFC. Key words: wastewater treatment; microbial fuel cell; sewage sludge 0 引言 微生物燃料电池将电极上的微生物降解有机物所产生的电子导出形成电流，进而收获电 [1] 产物——剩余污泥，也可以作为产电微生物的基质用了产电。郑峣等利用剩余污泥的微生物 燃料电池产电，电池产生的最大电压为 495 mV(外电阻为 1000?)，最大功率密度达到 44 mW/m2，污泥 SS 和 VSS 的去除率分别为 27.3%和 28.7%[2]。Jiang 等利用两室型微生物燃料 电池处理剩余污泥，经过 250 h 后，总 COD 降低到 46.4%，发现溶解性 COD（即 SCOD） 与微生物燃料电池的产电效果成正相关[3] [4]，同时对相关代谢产物和微生物群落结构进行详 细分析[5]。 目前利用剩余污泥产电的研究大多将剩余污泥固液混合物投加到 MFC 阳极室中，其目 标包括污泥减量和 MFC 产电，考察指标包括污泥减量比、稳定产电电压等。由于 MFC 仅 是能量转换装置，故本研究主要针对剩余污泥特性，主要是固体物质浓度对 MFC 产电性能 （包括产电能力和电子转换能力）进行研究。 基金项目：教育部博士点新教师基金（200800031080） 作者简介：梁鹏（1976-），男，副教授，主要研究方向为污水处理与资源化. E-mail: liangpeng@tsinghua.edu.cn -1-  n  40  1 试验装置  1.1  微生物燃料电池 利用图 1 所示两室型微生物燃料电池作为试验装置，阳极腔体容积 36 ml，阴极腔体容 积 27 ml，铁氰化钾作为阴极电子受体、柔性石墨作为阴极，碳纤维刷阳