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重金属废水和有机废水组合处理技术

发布时间:2011-7-6 11:44:09  中国污水处理工程网

摘要:提出了一种新的污水处理技术,这种新技术是在传统技术上的创新,既保留传统污水处理技术的经典微生物处理的手段,又提出了新的观念,将污水处理与微生物燃料电池技术结合起来,将重金属废水的处理和有机废水的处理结合起来,将有机废水池作为阳极,工业重金属废水池作为阴极组成微生物燃料电池。由于有机废水的难氧化性,在阳极的惰性电极上培养一层生物膜,由微生物来氧化分解有机物,氧化时产生的电子通过惰性电极流入通路中,氧化分解产生的氢质子因扩散作用和电场力作用而移动。而在阴极重金属离子被还原为金属单质析出。两电极之间用饱和硝酸钾作为盐桥,以避免两极产生富余电荷。通过调节重金属废水 和有机废水的流速来控制它们的水利停留时间,使得它们在此时间内的反应能够达到平衡状态。

关键词:重金属废水;有机废水;微生物燃料电池

微生物燃料电池(MFC)是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能的一种装置[1-2],是在生物燃料电池基础上,伴随微生物、电化学及材料等学科的发展而发展起来的。早在1910 年,英国植物学家Potter 首次发现了细菌的培养液能够产生电流,他用铂作电极,将其放进大肠杆菌和普通酵母菌培养液中,成功制造出了世界第一个MFC。40 多年之后,美国空间科学研究促进了MFC 的发展,他们利用宇航员的尿液和活细菌制造了一种能在外太空使用的MFC,不过放电率极低。到了20 世纪80年代,因广泛使用电子传递中间体而提高了功率的输出。90 年代起,利用微生物发电的技术出现了较大突破,出现了用污水为底物的新型MFC,可以在对污水进行生物处理的同时获得电能。进入21 世纪后,随着直接将电子传递给固体电极受体的微生物的发现[3],使得MFC 迅速成为环境领域研究的热点,MFC 技术不断获得突破。Lovley 等[4-5]和 Logan等[6-10]在电池结构、电极材料、催化剂等方面进行了不断的改进;Kim 等[11-12]在电子产生与传递机理及微生物种群的关系及演变方面做了大量的基础研究工作。

目前的微生物燃料电池多是空气阴极,以空气中的氧气作为氧化剂。本文主要研究,以有机废水作为阳极,重金属废水作为阴极所组成的微生物燃料电池。由于重金属废水具有氧化性,有机废水具有还原性,这使得以废治废的实现得到了理论保证。将重金属废水作为阴极的燃料电池,有以下优点:①阴极产物为重金属,可将其回收再利用,且没有二次污染;②MFC 的结构简单,相比传统的耗能污水处理工艺有效降低运行成本,且提高了降解含碳有机物的速率[13];③可同时处理有机废水和重金属废水,并获得电能。(来源:化工进展)

重金属废水与有机废水组合处理技术.pdf

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