以電極為電子受體的厭氧過程中污染物轉(zhuǎn)化機(jī)制與微生物學(xué)研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫是從有機(jī)廢水中回收清潔能源的一種方式，然而較低的氫氣產(chǎn)率限制了此技術(shù)的推廣發(fā)展。在厭氧產(chǎn)氫過程中，由于底物的不完全轉(zhuǎn)化，發(fā)酵液相產(chǎn)物中含有大量的揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，因此需要添加二級(jí)工藝進(jìn)一步處理殘留的VFAs并從中回收能源。
　　 本文采用微生物燃料電池(MFCs)從乙酸、丙酸和丁酸的混合物中產(chǎn)電。文章采用響應(yīng)曲面法探索了三種酸對(duì)產(chǎn)電的相對(duì)貢獻(xiàn)以及它們之間的相互作用。研究表明，當(dāng)以混合VFAs為底物時(shí)，MFCs

2、陽極表面可以較快形成一層生物膜。在電化學(xué)活性菌群得以富集后，MFCs有穩(wěn)定的電流輸出。在產(chǎn)電的同時(shí)，MFCs對(duì)廢水處理也有很好的效果?；旌蟅FAs在產(chǎn)電過程中被全部降解，化學(xué)需氧量(COD)的降解規(guī)律可以用表觀一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)描述。MFCs的庫侖效率在20-39％之間，電子的損失主要來自于非電化學(xué)活性菌的呼吸消耗以及陰極透過的氧氣帶來的不利影響和競(jìng)爭(zhēng)作用。研究發(fā)現(xiàn)，乙酸是產(chǎn)電的最適宜底物。MFCs功率密度和庫侖效率都隨著陽極底物中乙酸比例

3、的增加而增加。三種酸同時(shí)存在時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出一定的拮抗作用。丙酸在低于12％時(shí)對(duì)功率密度有積極作用，但多于17％時(shí)會(huì)造成功率密度的降低。丁酸的比例超過24％時(shí)，功率密度隨著丁酸的增加而降低。與功率密度相比，庫侖效率對(duì)VFAs組成的響應(yīng)較為平緩。當(dāng)乙酸的量占到總VFAs的60-67％時(shí)，MFCs可以達(dá)到較高的庫侖效率(＞36％)。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)丙酸比例的變化對(duì)庫侖效率沒有太大的影響。當(dāng)丁酸的量超過26％時(shí)，庫侖效率急劇降低。MFCs陽極生物膜的群