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)化進程加快，水體污染問題日益嚴重，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，已嚴重影響了經(jīng)濟社會發(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散作用和外電路電子傳遞作用到達陰極，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。