金屬空氣電池-MEC耦合系統(tǒng)處理養(yǎng)豬廢水及產(chǎn)氫效能研究.pdf

1、養(yǎng)豬廢水含有高有機物、高氨氮、高懸浮物，屬于難降解的有機廢水，并且出水中帶有許多病菌，直接排放或是未達標(biāo)排放會嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人類健康。目前在我國，養(yǎng)豬廢水的處理技術(shù)效率低，且造價較高，大多數(shù)的廢水并不能得到合理處理達標(biāo)排放。針對這種高濃度廢水，目前還未找到經(jīng)濟有效的處理方法。
　　微生物電解池（Microbial electrolysis cell，MEC）作為一項高新技術(shù)，不僅可利用環(huán)境中廣泛存在的廢棄物，甚至可以高濃度廢水

2、作為原料，降解了廢水中有機物的同時，產(chǎn)生了氫氣，還生成了一些其它有價值的產(chǎn)物，處理了污染物的同時實現(xiàn)了能源回收，且屬于低能耗設(shè)備。而金屬空氣電池作為一類有前途的動力能源，是一種新型的燃料電池，比能量高、成本低、壽命長。若以鋁或鐵作為電池陽極，不僅可以產(chǎn)生較高的電能，還可以在電池反應(yīng)的過程中產(chǎn)生絮凝劑，對廢水有一定的處理效果。
　　實驗以Cubic反應(yīng)器為基礎(chǔ)，首先構(gòu)成了鋁/鐵-金屬空氣電池結(jié)構(gòu)，對不同的條件進行優(yōu)化?？疾祀姵胤烹娦?/p>

3、能，實驗結(jié)果表明電解液NaCl濃度為35g/L，溶液pH在7左右，電路連入小電阻時，電池的性能效果最好，周期較長。鐵電池能夠獲得更高的電勢，鋁電池放電反應(yīng)更快。同時考察不同條件下產(chǎn)生絮凝劑的最優(yōu)參數(shù)，并對養(yǎng)豬廢水進行絮凝預(yù)處理。在最佳條件下，電絮凝對養(yǎng)豬廢水COD、氨氮、SS和濁度的去除率分別可達到61％、41%、52%、55%。
　　考察不同MEC的啟動方式，以最優(yōu)條件下的金屬空氣電池提供電壓，驅(qū)動MEC反應(yīng)器，對底物養(yǎng)豬廢水進

4、行處理。通過檢測出水的COD以及對產(chǎn)生氣體的成分分析，同時結(jié)合高通量測序技術(shù)，對不同微生物電解池中功能菌群和機制進行初步研究。結(jié)果表明雙鐵電池-MEC反應(yīng)器對廢水的處理效果最佳，稀釋過的廢水COD可降低到300mg/L，未稀釋廢水COD最終降到360mg/L，氫氣回收率分別達到36.14%和18.46%，能量效率分別達到94%和80%。直接啟動的MEC和雙電池供電的MEC產(chǎn)氫效能較高，在反應(yīng)器中均含有較多的產(chǎn)電微生物菌落和相似的菌群結(jié)構(gòu)