CW與MFC耦合降解采油污水的研究.pdf

1、采油污水作為一種復雜的廢水，含有大量石油類復雜成分有機物、高濃度鹽離子，還包括許多雜質如懸浮物、泥砂及聚合物等，而且礦化度十分高，生化性差，污染持久時間長，會對環(huán)境造成嚴重威脅。新型的廢水處理方法應該不僅僅只注重于廢水處理的效果，更應該實現污水中能量的回收再利用。因此，探索新型處理技術來實現出水污染物質排放符合標準和能量回收至關重要。人工濕地與微生物燃料電池耦合技術（CW-MFC）是一項創(chuàng)新且具有巨大潛力的技術。它既結合和了微生物燃料電

2、池利用微生物處理廢水同時回收能量的優(yōu)點，又結合了人工濕地高效降解廢水的優(yōu)勢，是一項經濟環(huán)保、高效節(jié)能、無污染排放的新型技術。
　　本研究通過構建單純人工濕地（CW）系統(tǒng)、單純的微生物燃料電池（MFC）系統(tǒng)、人工濕地與微生物燃料電池耦合（CW-MFC）系統(tǒng)作為實驗基礎，通過制備二氧化錳改性碳氈陰極、CW-MFC系統(tǒng)處理污水性能分析、CW-MFC系統(tǒng)產電性能分析等深入研究了CW-MFC技術。其中通過與單純的CW系統(tǒng)和單純的MFC系統(tǒng)比

3、較，發(fā)現CW-MFC系統(tǒng)的構建充分結合了人工濕地與微生物燃料電池的優(yōu)勢，通過MFC中微生物降解污水中有機物同時回收電能，使二者形成協同作用，更好的降解處理污水。MnO2改性陰極提高了 CW-MFC系統(tǒng)的性能。最后通過具體的污水降解指標和產電性能指標分析CW-MFC系統(tǒng)的優(yōu)勢與缺陷。與MFC系統(tǒng)相比，MnO2改性碳氈陰極的CW-MFC系統(tǒng)產生了更大的功率密度。CW–MFC系統(tǒng)和MFC系統(tǒng)的更大功率密度分別為3868 mW/m3和3044

4、mW/m3。CW-MFC系統(tǒng)也產生了最大的開路電壓642 mV，與陰極使用未改性碳氈CW-MFC系統(tǒng)的265 mV相比，提升了約377 mV。說明植物和二氧化錳改性碳氈陰極的存在，提升了系統(tǒng)的產電性能。通過分析COD、含油量、TOC、有機物變化等污水處理指標，評估CW-MFC系統(tǒng)的污水降解性能。CW、MFC、CW-MFC三個系統(tǒng)的COD去除率在73%~75%之間，含油量的去除率高達95.7%，TOC的去除率在41%~53%之間。利用GC

5、-MS測量CW-MFC系統(tǒng)進水和出水的有機物降解變化情況。結果表明CW-MFC系統(tǒng)出水有機物種類和濃度與進水相比具有明顯降低，說明 CW-MFC系統(tǒng)對采油污水中有機物具有不錯的處理效果。通過BET分析測定空白活性炭填料及CW、CW-MFC兩個系統(tǒng)中填料的比表面積、孔徑分布以及孔容，得到空白活性炭填料比表面積>CW-MFC系統(tǒng)中填料比表面積> CW系統(tǒng)中填料比表面積，而且CW-MFC系統(tǒng)中填料和CW系統(tǒng)中填料的孔徑分布及孔容也產生了巨大差