城市河湖底泥微生物燃料電池的產(chǎn)電及有機(jī)物降解的性能.pdf

1、沉積物微生物燃料電池（SMFC）是集電能輸出和原位修復(fù)為一體的生物電化學(xué)系統(tǒng)。SMFC的產(chǎn)電與污染降解能力與沉積物的性質(zhì)、電池構(gòu)造、環(huán)境條件相關(guān)。SMFC的高效運(yùn)行既需要充足的碳源和能源，也需要沉積物有良好的導(dǎo)電性能。濱海城市河湖底泥中既含有較多有機(jī)物污染物，也含有一定的鹽分，利用SMFC技術(shù)對城市河湖底泥進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)，又稱為城市河湖底泥微生物燃料電池（RSMFC）。本論文以優(yōu)化RSMFC的能量輸出和有機(jī)物降解為主要目標(biāo)，結(jié)合濱海城市

2、河湖沉積物的特性，對RSMFC產(chǎn)電及有機(jī)質(zhì)降解特性進(jìn)行探索研究。
　　通過6種不同泥樣的RSMFC試驗(yàn)研究得到，其產(chǎn)電能力與底泥揮發(fā)性有機(jī)物含量（VS）緊密相關(guān)，當(dāng)?shù)啄?VS含量大于12％時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自發(fā)產(chǎn)電。不能實(shí)現(xiàn)自發(fā)產(chǎn)電的低VS含量底泥，可以通過外加碳源實(shí)現(xiàn)產(chǎn)電。高鹽度底泥構(gòu)建的RSMFC可獲得更高的產(chǎn)電功率密度。當(dāng)?shù)啄嘀谢烊雲(yún)捬跎镂勰鄷r(shí)，非產(chǎn)電的厭氧菌對RSMFC系統(tǒng)產(chǎn)電能力會(huì)產(chǎn)生抑制作用。
　　與污水MFC不同，

3、RSMFC在外阻為20Ω-1000Ω范圍內(nèi)，系統(tǒng)所受外阻影響較小，電壓電流基本不變。在外阻高于2000Ω時(shí)，外阻對RSMFC電能輸出有明顯影響。
　　對不同電極間距RSMFC的產(chǎn)電性能研究，發(fā)現(xiàn)電極間距為4 cm時(shí)產(chǎn)電功率密度最大，當(dāng)電極間距增大到至54 cm以上時(shí)，產(chǎn)電能力顯著下降。通過測試交流阻抗，得出當(dāng)電極間距加大時(shí)，電荷傳遞是RSMFC產(chǎn)電性能的主要限制性因素。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，采用浸沒式陰極可以提高RSMFC的產(chǎn)電性能，最大功

4、率密度由22.1 mW/m2提高到39.1 mW/m2；在水相中增加鐵離子也會(huì)明顯促進(jìn)RSMFC的產(chǎn)電能力。
　　RSMFC連續(xù)運(yùn)行90天后，相對于開路對照組，底泥中易氧化有機(jī)質(zhì)（ROOM）去除率由7.75%提高到23.02%，顯示出RSMFC有較強(qiáng)的生物修復(fù)能力。RSMFC系統(tǒng)中，底泥ROOM降解率與輸出的電荷量成正比。當(dāng)反應(yīng)器溫度由13-14℃提高到21-22℃，RSMFC的輸出電流由0.1 mA提高到0.34 mA，最大功率