基質(zhì)COD濃度對(duì)單室微生物電解池產(chǎn)甲烷的影響

【摘要】：單室微生物電解池(microbial electrolysis cells,MEC)產(chǎn)甲烷過(guò)程中,底物COD濃度可同時(shí)影響陽(yáng)極和陰極微生物的活性.為了探究COD濃度的影響,構(gòu)建生物陰極型單室MEC,比較COD為700、1 000、1 350 mg·L-1情形下產(chǎn)甲烷速率和COD去除量隨外加電壓的變化規(guī)律,并計(jì)算MEC的能量效益.結(jié)果表明,隨著COD的增加,產(chǎn)甲烷速率和COD去除量均呈增大趨勢(shì).隨著外加電壓的升高(0.3~0.7 V),低COD條件下MEC的產(chǎn)甲烷速率呈增大趨勢(shì),而在中、高COD條件下,產(chǎn)甲烷速率隨著外加電壓的升高先增大后減小;COD去除量的變化規(guī)律與產(chǎn)甲烷速率一致.當(dāng)外加電壓為0.5 V時(shí),陰極電勢(shì)降至最低值(-0.694±0.001)V,有利于產(chǎn)甲烷菌的富集,從而獲得最高的產(chǎn)甲烷速率和能量回收率(約42.8%).COD濃度1 000mg·L-1和外加電壓0.5 V時(shí),MEC可獲得最大的能量收益0.44 k J±0.09 k J(約1 450 k J·m-3).最終結(jié)果表明,MEC可利用低濃度COD廢水生產(chǎn)甲烷,并且可獲得正的能量效益,這為廢水中化學(xué)能量的回收利用提供了新的研究思路. 【作者單位】： 中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣東省環(huán)境污染控制與修復(fù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 微生物電解池 產(chǎn)甲烷 生物陰極 化學(xué)需氧量 電壓
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51308557,51179212,51278500) 廣東省環(huán)境污染控制與修復(fù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(2013K0002) 廣東省水與大氣污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(GD2012A01) 教育部博士點(diǎn)新教師基金項(xiàng)目(20130171120022) 教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(教外司留[2014]1685號(hào)) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)青年教師培育項(xiàng)目(2014800031610561)
【分類號(hào)】：X703.1
【正文快照】： 生物電化學(xué)系統(tǒng)(bioelectrochemical system,BES)可以在微生物的催化作用下降解廢水中的有機(jī)、無(wú)機(jī)物產(chǎn)生電能等附加值產(chǎn)品,因而作為一種新型的污水處理方式在國(guó)內(nèi)外受到廣泛關(guān)注[1].作為BES的一種典型構(gòu)型,微生物電解池(microbialelectrolysis cell,MEC)則是通過(guò)在外電路施加

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