微生物燃料电池处理污染废水的研究进展

微生物燃料电池(MFC)在处理污染废水的同时还能产生电能,成为环境和能源领域的研究热点之一。结合典型MFC结构,分别介绍了阳极室、阴极室和中间室所具有的不同功能,比较分析了各个室去除污染物的基本原理和当前的研究进展,讨论了MFC应用于实际工程中存在的问题,展望并提出了未来MFC的发展目标及发展方向。     

微生物燃料电池与好氧堆肥协同处理餐厨垃圾

实验主张将餐厨固体垃圾和餐厨废水分开处理,并研究微生物燃料电池(MFC)作为餐厨废水和堆肥渗滤液处理工艺的可行性,通过调节不同的有机负荷,分析其生物产电的潜力和处理效率。对于餐厨废水而言,3 000 mg/L是较为理想的处理浓度,输出电压最高,始终维持在0.5 V以上;高于此浓度时电压输出特性与底物浓度呈现反相关,输出电压略低于0.5 V。极化曲线,电化学阻抗分析等也都表明3 000 mg/L是较为理想的处理浓度。而且在各种浓度下经MFC处理后的餐厨废水去除率均在90%左右,出水COD均低于400 mg/L。至于堆肥渗滤液,虽然在产电性能、去除效果上较餐厨废水稍差一些,但整体上与餐厨废水呈现出相似的规律。以上结果表明,餐厨垃圾中的废水可以通过MFC有效的去除和实现能量的回收。     

微生物燃料电池对苯酚的降解及其产电性能

构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究了苯酚含量对以苯酚和葡萄糖为底物的MFC产电性能及苯酚去除率的影响。实验结果表明:当CODB(苯酚贡献的COD)为0时,MFC的运行周期为36 h,最大输出电压为560 m V,最大功率密度为489 m W/m2;CODB为1 000 mg/L时,MFC的运行周期为54 h,最大输出电压为436 m V,最大功率密度为98 m W/m2;当CODB为200 mg/L时,MFC的COD去除率、苯酚去除率和库伦效率(CE)均达到最大,分别为89.7%、99.9%和7.2%,同时,MFC的阳极生物膜产生的氧化峰电流最高,表明在葡萄糖-苯酚双底物对微生物的协同作用下,MFC的阳极生物膜氧化性最强;随着CODB的增大,COD去除率、苯酚去除率和CE均逐渐减小,说明苯酚的抑制作用导致微生物活性降低。     

Simultaneous analysis of thiabendazole,carbendazim and 2-aminobenzimidazole in concentrated fruit juices by liquid chromatography after a single mix-mode solid-phase extraction cleanup

A method using liquid chromatography and a single mix-mode solid-phase extraction cleanup for the simultaneous analysis of thiabendazole [2-(1,3-thiazol-4-yl)-1H-benzoimidazole], carbendazim [(methyl N-(1H-benzoimidazol-2-yl)-carbamate)] and 2-aminobenzimidazole (1H-benzimidazol-2-amine) in concentrated fruit juices is described. The three fungicides were isolated from the samples and concentrated by solid-phase extraction on Oasis MCX cartridges. The determination was performed by liquid chromatography with a diode array, detecting at 288 nm. In this method, the average recoveries from blank control juice samples spiked in a concentration range of 0.01–0.10 mg/kg were in the range of 81–95%, with relative standard deviations below 8%. Detection limits and limits of quantification were 4 μ g/kg and 10 μ g/kg, respectively, for each fungicide. Real juice samples were analyzed by the proposed method. The results were compared to those from liquid chromatography-tandem mass spectrometry.     

城市污水厂污泥的浸泡油炸

提出了一种利用餐厨废油为热交换介质,在常压下对城市污水厂污泥进行油炸干化制成固体燃料,以实现城镇两大废弃物一污泥和餐厨废油综合处置的方法。以大豆油模拟餐厨废油,研究了污泥油炸干燥特性及过程影响参数。实验结果表明,污泥经油炸干化后,干基含水率从初始的4．56kg／kg降低至0．05kg／kg,干基含油率升为0．37～0．47kg／kg,干污泥热值达到21．551～24．082MJ／kg,是一种高热值固体燃料。油温对污泥油炸干化过程影响显著,当油温从120℃升至180℃时,污泥干燥时间从28min缩短至4min。实验条件下,1t餐厨废油可处理约8．3t湿污泥。     

铁碳布空气阴极微生物燃料电池的产电性能

使用铁代替铂作为阴极催化剂,制作含铁碳布空气阴极并构建单室MFC(Fe-C-ACMFC)。以乙酸钠为燃料,通过稳态放电法和循环伏安测试等测试手段,分析了不同铁含量对Fe-C-ACMFC产电性能的影响以及性能最优Fe-C-ACM-FC的连续运行稳定性。结果表明,随着铁含量的增加,Fe-C-ACMFC启动期开路电压(OCV)逐步提高,达到峰值后,随着铁含量的增加而降低;同样,Fe-C-ACMFC极化性能和功率密度等产电性能也随铁含量的增加先升高再降低;当铁含量为0.7 mg/cm2时,MFC的产电性能最优,最大开路电压为593 mV,表观内阻为89Ω,最大功率密度达到12 907 mW/m3,并且经循环伏安测试,电池放电容量几乎没有变化,表明Fe-C-ACMFC的性能比较稳定,能够长期运行。由于铁催化剂价格远远低于铂催化剂,因此,铁碳布空气阴极MFC更利于推广应用。     

一体式MFC-好氧MBR运行效果及膜污染特性

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能利用NO-3作为电子受体进行脱氮。为解决膜生物反应器(MBR)脱氮效率低和膜污染问题,建立了一套能够进行脱氮、有效抑制膜污染的一体式MFC-好氧MBR新工艺。以开路MFC-MBR反应器为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况进行研究。研究表明,2套系统的COD去除率均超过88%,对NH4-N的去除均达到99%。闭路MFC-MBR系统TN去除率达到69.4%,高于开路系统的55.3%。混合液的MLVSS/MLSS稳定在88%左右,同时耦合系统能够改善污泥混合液的性质,zeta电位的绝对值和粘度较开路系统有所减少,污泥颗粒平均体积粒径(233.482μm)较开路系统(94.877μm)有明显增加,膜清洗周期延长了41.17%。     

双室微生物燃料电池型BOD传感器性能

构建了双室微生物燃料电池(MFC),并应用于污水BOD的检测。优化了MFC型BOD传感器的检测条件,分析了传感器进行污水BOD检测的特征。结果表明,以A2/O污水处理工艺中厌氧段污泥进行接种,双室MFC型BOD传感器2周内完成启动,所产电流达到稳定。传感器的最佳检测条件为外接电阻500Ω,添加缓冲溶液并维持待测水样pH为7.0,添加35 mg/L的L-半胱氨酸作为吸氧剂维持阳极室厌氧环境,阴极室富氧水流量为20 mL/min。利用MFC产生的电流峰值准确检测污水水样BOD浓度,传感器检测范围为10~50 mg/L,检测时间小于3 h;利用MFC产生的电荷量准确检测污水水样BOD浓度,检测范围为10~100 mg/L,检测时间小于10 h。利用MFC电流峰值和电荷量检测污水水样BOD浓度,偏差均小于15%,传感器运行稳定,寿命较长。     

脱氮副球菌YF1微生物燃料电池生物阴极脱氮和产电

以脱氮副球菌YF1构建纯种生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)进行脱氮和产电机理的研究。研究结果发现,阴极碳氮比、pH值对产电和脱氮效率有明显影响。当MFC的阴极运行条件pH值为8.0,碳氮比为20时,运行时间15 h时,脱氮率高达100%,输出电压为150 mV。上述结果表明,微生物燃料电池运行过程中,细菌降解硝酸根的机理为将硝酸根还原为N2或者直接将其作为自身的营养物质而利用。循环伏安(CV)与扫描电镜(SEM)的结果表明,在微生物燃料电池运行中,副球菌YF1通过接触导电作为产电的电子供体。     

Occurrence and fate of alkylphenols and alkylphenol ethoxylates in sewage treatment plants and impact on receiving waters along the Ter River (Catalonia, NE Spain)

The partitioning of alkylphenols in the dissolved and particulate matter of influents, effluents, accumulation onto sludge and the impact of sewage treatment plant upon receiving waters was studied along the Ter River basin (Catalonia, NE Spain). A solid-phase extraction or pressurized liquid extraction followed by liquid chromatography-mass spectrometry was developed and permitted to determine target compounds with high efficiency in waters, particulate material and sludge. Nonylphenol mono- and diethoxylate, nonylphenol and octylphenol partitioned preferably upon particulate matter and sludge, whereas long chain NPE(3-15)O prevailed in the dissolved phase and was released by effluents. Within the treatment process, a net accumulation of alkylphenols in sludge was found, producing up to 148g/t/month. The removal efficiency of alkylphenols was of 37-90% and depended on the treatment. Assessment on the fate of these contaminants within STPs is discussed in terms of flow rates, biological oxygen demand and tons of sludge produced.