不同来源菌群接种微生物燃料电池处理淀粉废水技术-北极星环保网

投稿

我要投稿

淀粉废水是淀粉生产过程中各工艺所产生的废水总和，具有产量大、有机物浓度高的显著特征，是我国食品工业中污染最严重的废水之一〔1〕。而微生物燃料电池(micRobialfuelcell，MFC)作为快速发展的水处理技术，既可以去除废水中的有机污染物，又可将有机污染物中贮存的化学能以电能形式回收，实现废水的资源化利用〔2〕。由于淀粉废水中有机物含量丰富，能量巨大，若将MFC技术应用到淀粉废水的处理中，不但可以净化水质，而且还可以利用废水中丰富的有机质为产电微生物提供养分，实现电能的回收，降低污水处理成本。

目前，在对MFC的研究中，直接利用天然厌氧环境中的混合菌为接种菌源是最常用的接种形式〔3〕。相对于纯菌MFC的前期菌种培养和富集，混菌电池的启动不仅省时且更节约成本，而且混合菌抗环境冲击能力强，可利用基质范围广，同时可以发挥菌群间的协同作用，增强MFC运行的稳定性，提高系统的产电效率和污水处理效果〔4,5〕。

本研究以天然环境中的混合菌为接种菌源，考察以实际淀粉废水、生活污水和二者的混合液为接种菌液，以人工模拟淀粉废水为底物时，MFC的产电能力与废水处理效果，筛选出利于MFC产电和处理废水的菌群源，并进一步优化MFC的操作条件，为淀粉废水的高值资源化提供新的技术思路。

1材料与方法

1.1MFC试验装置

试验采用两室型MFC。阳极室和阴极室均由有机玻璃制成，有效容积为150mL，腔体正上方有一直径为1.5cm的孔，为保证厌氧环境将阳极室用橡胶塞密封，并在橡胶塞上开一孔，放置电极(阳极和阴极电极均为石墨杆加碳毡，石墨杆直径为5mm，碳毡尺寸为1.2cm×1.2cm，厚度为1cm，北京三业碳素有限公司)。腔体上方另开一孔，放置饱和甘汞参比电极(SCE，232型，上海精密科学仪器有限公司)。阴阳两室由阳离子交换膜(CMI27000型，美国膜国际公司)隔开，膜有效面积为30cm2。负载采用可调电阻箱(ZX21型，天水长城电工仪器厂)。

1.2菌群来源与接种

菌群来源分别为某淀粉厂排放池内的淀粉废水，某小区污水井内的生活污水，以及二者的混合液(等体积混合)。将3种菌液分别曝氮气后等体积接入3组MFC的阳极室，同时用曝过氮气的模拟淀粉废水补充。模拟淀粉废水主要成分：淀粉2g/L;蛋白胨0.75g/L;NH4Cl0.2g/L;NaCl1.5g/L。缓冲体系为：Na2HPO4•12H2O6.92g/L;KH2PO44.17g/L。

为保证阴极电势的稳定性，减小阴极影响，本试验采用16.45g/L的K3Fe(CN)6为阴极电子受体。缓冲体系为：Na2HPO4•12H2O6.92g/L;KH2PO44.17g/L。

1.3测试与计算方法

输出电压(U)由数字万用表(DT9205L型，深圳山创仪器仪表有限公司)测定，外电阻R通过可调电阻箱控制，电流根据公式I=U/R计算得到，最大输出功率密度Pm根据公式Pm=IU/V计算得到，其中V是阳极室实际废水体积。总内阻Ri、阳极内阻Ra、阴极内阻Rc以及欧姆内阻Ro的测定依据文献〔6〕。

COD和NH4+-N分别采用重铬酸钾法和纳氏试剂光度法测定〔7〕。pH由pH计(MTTLERTOLEDOSG2型，上海梅特勒-托利多国际贸易有限公司)测定，温度由生化培养箱(SPJ-160B型，金坛大地自动化仪器厂)控制。反应器运行除标明温度外，其余均恒定在25℃。

2结果与讨论

2.1不同菌源接种条件下MFC产电性能与废水处理效果

2.1.1MFC启动时间与输出电压变化

外接R=2000Ω，运行3组反应器，考察不同菌源接种条件下MFC输出电压随时间的变化，结果如图1所示。

由图1可知，当利用混合菌源接种时，反应器运行19d，输出电压基本稳定在660mV，即完成启动;而接种淀粉废水和生活污水的MFC，反应器分别运行27d和26d时，输出电压基本稳定在510mV和630mV，即完成启动。试验结果表明，前者较后两者启动时间分别缩短了29.6%和26.9%，而且稳定时的输出电压也较高。

MFC的启动过程实际上是产电菌在电极上附着、繁殖，并同时产电的过程。所以，产电菌种类及数量是其主要影响要素。以淀粉废水为接种源的MFC启动时间长而且稳定时的输出电压低，可能是因为产电菌量少，或是产电菌活性差。当以混合菌源接种时，可能是不同菌间形成了种间协同效应〔8〕，从而缩短了启动时间，提高了输出电压。

2.1.2MFC最大产电功率密度变化

通过试验考察了不同菌源接种条件下，MFC产电功率密度的变化。试验结果表明，利用混合菌源接种时，得到的最大产电功率密度为1.92W/m3;利用生活污水接种的MFC的产电功率密度次之，为1.81W/m3;而利用淀粉废水接种的MFC的产电功率密度最小，为0.75W/m3。其结果和前面输出电压间的差异相一致，而且产电功率密度和MFC的总内阻成负相关。

此外，试验结果还表明，不同菌源接种条件下，MFC的总内阻主要由阳极内阻决定，接种混合菌源的MFC阳极内阻最小，所以产电能力最好。

2.1.3MFC废水处理效果

不同菌源接种条件下，MFC分别运行2个周期后出水COD和NH4+-N的变化如图2所示。

由图2可知，利用混合菌源接种的MFC的废水处理效果较其他两组好，但差异并不很大，这说明阳极室内除了产电菌对COD和NH4+-N有一定的去除外，非产电菌同样参与了COD和NH4+-N的去除，使每组MFC对COD和NH4+-N的去除差别不大。

2.2混合菌源接种MFC条件优化

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

投稿与新闻线索：电话：0335-3030550，邮箱：huanbaowang#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

阅读下一篇

关于（广东海丰县梅陇镇新寮村农村垃圾处理设施建设工程）的竞争性谈判公告

废水查看更多>生活污水查看更多>废水处理查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

不同来源菌群接种微生物燃料电池处理淀粉废水技术

关于（广东海丰县梅陇镇新寮村农村垃圾处理设施建设工程）的竞争性谈判公告

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~