外加酶強(qiáng)化剩余污泥微生物燃料電池的產(chǎn)電性能及基質(zhì)變化研究.pdf

1、微生物燃料電池(簡稱MFC)是近年發(fā)展起來的一種將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效、清潔的新型產(chǎn)電技術(shù)。與傳統(tǒng)的氫氧燃料電池(RFC)、固體氧化物燃料電池(SOFCA)等相比,具有廣泛的燃料來源,并能達(dá)到產(chǎn)電與污染物處理的雙重功效。研究證明,與以純物質(zhì)為燃料相比,以混合物為燃料的MFC產(chǎn)生的最大功率密度低,但利用混合有機(jī)物作燃料更具有實(shí)際應(yīng)用價值。目前一些研究者將MFC的研究應(yīng)用于污水、污泥、垃圾滲濾液等環(huán)境污染物的治理,這些污染物不

2、僅能得到有效處理,還能產(chǎn)生清潔能源。
　　 剩余污泥是活性污泥法處理污水的產(chǎn)物,含有大量的有機(jī)質(zhì),如蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪等長鏈分子有機(jī)物,具備作為MFC燃料的潛在條件。但直接以剩余污泥作為燃料,MFC的最大功率密度及污泥的水解率都較低。這可能是因?yàn)榇蠓肿佑袡C(jī)物的水解速率較慢,限制了有機(jī)物生物降解速率,影響MFC產(chǎn)電效率及污泥減量過程。如何有效地水解污泥中高分子有機(jī)物,提高SCOD濃度,是強(qiáng)化以剩余污泥為燃料的MFC產(chǎn)電特性和

3、污泥減量化的關(guān)鍵。酶強(qiáng)化污泥技術(shù)不僅改善污泥消化性能,強(qiáng)化污泥水解效率,且經(jīng)濟(jì)效益高,無二次污染問題。
　　 本實(shí)驗(yàn)將酶促污泥水解作用與剩余污泥微生物燃料電池相結(jié)合,考察外加酶(中性蛋白酶、α-淀粉酶)對以剩余污泥為燃料的微生物燃料電池產(chǎn)電特性的強(qiáng)化作用及對污泥減量程度的影響。結(jié)果表明:外加酶對微生物燃料電池產(chǎn)電特性具有顯著的強(qiáng)化作用,同時剩余污泥的減量化程度也得到明顯提高;酶最佳投加量10 mg·g-1時,SSMFC輸出的最大

4、功率密度及污泥減量取得最大值,即中性蛋白酶組產(chǎn)生的最大功率密度、庫侖效率、TCOD去除率、TSS去除率、VSS去除率分別為507 mW·m-2、3.98％、88.31％、83.18％、89.03％,而α-淀粉酶組產(chǎn)生的最大功率密度、庫侖效率、TCOD去除率、TSS去除率、VSS去除率分別為700mW·m-2、5.11％、94.09％、98.02％、98.80％;α-淀粉酶對MFC產(chǎn)電特性及污泥減量的強(qiáng)化作用強(qiáng)于中性蛋白酶;系統(tǒng)運(yùn)行過程中