不同来源菌群接种微生物燃料电池处理淀粉废水技术-第2页-北极星环保网

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2.2.1基质pH的影响

试验去掉阳极缓冲体系，并以1mol/L的NaOH调节阳极基质pH。为防止碱的加入引起基质离子强度的改变，通过NaCl调节溶液离子强度，以确保离子强度相等。不同基质pH条件下MFC的产电能力与废水处理效果如表1所示。

从表1可以看出，MFC在pH为8～10的弱碱性环境下的产电能力较高。当pH为9时，MFC的产电能力最好，最大产电功率密度为2.34W/m3。而当pH为7时，MFC的产电能力最差，这是因为pH为7时，阳极内阻最大，微生物产电活性受到抑制，这与G.C.Gil等〔9〕的研究结果相似。

不同pH下COD去除率的变化趋势与产电效果一致。当pH为9时，COD去除率最大，为75.1%;而当pH为7时，COD去除率最小，为72.2%。不同pH下NH4+-N去除率的变化不大，均在80%左右。

依据试验结果，为了减少阳极基质pH的变化，以下试验的阳极缓冲体系为：Na2CO31.06g/L，NaHCO37.56g/L，调整阳极基质pH在9左右。

2.2.2基质离子强度的影响

本研究变换阳极基质NaCl的浓度，对MFC基质离子强度进行优化。不同NaCl浓度下MFC的产电能力与废水处理效果如表2所示。

由表2可知，随着NaCl浓度的增加，MFC的产电能力先增大后减小，当NaCl质量浓度为1.0g/L时，MFC的产电能力最好。分析原因：在一定离子强度范围内，随着阳极溶液中NaCl浓度的增大，阳极内阻明显降低，可能是增大了质子生成与传递速率，从而提高了产电能力。当NaCl浓度过高时，MFC输出功率反而略有降低，可能是过高的含盐量对微生物的生长和活性产生了负面影响，从而影响了电池产电能力〔10〕。

不同NaCl浓度下COD和NH4+-N去除率的变化趋势和产电能力相同，在NaCl质量浓度为1.0g/L时，COD和NH4+-N的去除率最大。

2.2.3基质COD的影响

在前一试验的基础上，取阳极基质NaCl投加质量浓度为1.0g/L，变换淀粉投加量进行基质COD影响试验。不同基质COD下MFC的产电能力与废水处理效果如表3所示。

由表3可知，随着基质COD的增加，MFC的产电能力先增大后减小，当COD为3100mg/L时，MFC的产电能力最大。出现此变化趋势的原因可能是：在一定COD范围内，随着基质COD的增加,微生物获得更多的营养物质，加速了微生物降解底物、产生电子的速率，从而提高了MFC的产电能力。同时，淀粉为高分子化合物，溶解于水后容易形成胶体，淀粉浓度越高，胶体量越多，而胶体表面往往带有一定量的电荷，可能影响了电子、质子的传递，从而影响了微生物的产电能力;过多的淀粉投加量也可能产生了过多的不利于微生物生长代谢的中间产物，影响微生物产电。

不同基质COD下，COD和NH4+-N去除率的变化趋势和产电能力相同。当基质COD为3100mg/L时，废水处理效果最好，但总体上差异并不显著。

2.2.4温度的影响

不同温度下MFC的产电能力与废水处理效果如表4所示。

从表4可知，较高的温度有利于MFC产电，当温度为30℃时，最大产电功率密度为4.63W/m3。最大产电功率密度与阳极内阻呈负相关，较高温度时微生物的产电活性较大〔11〕，从而减小了阳极内阻，提高了产电能力。

较高的温度也提高了微生物对基质的降解能力，当温度为30℃时，COD和NH4+-N去除率最大，分别为86.3%和82.6%。

3结论

(1)MFC利用淀粉废水与生活污水混合接种，可节省启动时间，提高产电能力。相对于淀粉废水和生活污水，启动时间分别节省了29.6%和26.9%，同时最大产电功率密度分别提高了156%和6.1%，但COD、NH4+-N去除率的变化不大。

(2)混合菌源接种条件下，当MFC阳极室基质溶液pH为9，NaCl质量浓度为1.0g/L，基质COD为3100mg/L，温度为30℃时，得到了最大产电功率密度，为4.63W/m3，最大COD去除率为86.3%，最大NH4+-N去除率为82.6%。

(3)阳极内阻是MFC产电能力大小的决定因素。随着阳极内阻的减小，MFC产电能力提高。

(4)微生物燃料电池对COD、NH4+-N的去除受环境因素影响较小，不同菌源接种条件下其去除率变化不大。

原标题：不同来源菌群接种微生物燃料电池处理淀粉废水技术

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