重金屬廢水和有機廢水組合處理技術(shù)

摘要：提出了一種新的污水處理技術(shù)，這種新技術(shù)是在傳統技術(shù)上的創(chuàng )新，既保留傳統污水處理技術(shù)的經(jīng)典微生物處理的手段，又提出了新的觀(guān)念，將污水處理與微生物燃料電池技術(shù)結合起來(lái)，將重金屬廢水的處理和有機廢水的處理結合起來(lái)，將有機廢水池作為陽(yáng)極，工業(yè)重金屬廢水池作為陰極組成微生物燃料電池。由于有機廢水的難氧化性，在陽(yáng)極的惰性電極上培養一層生物膜，由微生物來(lái)氧化分解有機物，氧化時(shí)產(chǎn)生的電子通過(guò)惰性電極流入通路中，氧化分解產(chǎn)生的氫質(zhì)子因擴散作用和電場(chǎng)力作用而移動(dòng)。而在陰極重金屬離子被還原為金屬單質(zhì)析出。兩電極之間用飽和硝酸鉀作為鹽橋，以避免兩極產(chǎn)生富余電荷。通過(guò)調節重金屬廢水 和有機廢水的流速來(lái)控制它們的水利停留時(shí)間，使得它們在此時(shí)間內的反應能夠達到平衡狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：重金屬廢水；有機廢水；微生物燃料電池

微生物燃料電池（MFC）是利用電化學(xué)技術(shù)將微生物代謝能轉化為電能的一種裝置[1-2]，是在生物燃料電池基礎上，伴隨微生物、電化學(xué)及材料等學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。早在1910 年，英國植物學(xué)家Potter 首次發(fā)現了細菌的培養液能夠產(chǎn)生電流，他用鉑作電極，將其放進(jìn)大腸桿菌和普通酵母菌培養液中，成功制造出了世界第一個(gè)MFC。40 多年之后，美國空間科學(xué)研究促進(jìn)了MFC 的發(fā)展，他們利用宇航員的尿液和活細菌制造了一種能在外太空使用的MFC，不過(guò)放電率極低。到了20 世紀80年代，因廣泛使用電子傳遞中間體而提高了功率的輸出。90 年代起，利用微生物發(fā)電的技術(shù)出現了較大突破，出現了用污水為底物的新型MFC，可以在對污水進(jìn)行生物處理的同時(shí)獲得電能。進(jìn)入21 世紀后，隨著(zhù)直接將電子傳遞給固體電極受體的微生物的發(fā)現[3]，使得MFC 迅速成為環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，MFC 技術(shù)不斷獲得突破。Lovley 等[4-5]和 Logan等[6-10]在電池結構、電極材料、催化劑等方面進(jìn)行了不斷的改進(jìn)；Kim 等[11-12]在電子產(chǎn)生與傳遞機理及微生物種群的關(guān)系及演變方面做了大量的基礎研究工作。

目前的微生物燃料電池多是空氣陰極，以空氣中的氧氣作為氧化劑。本文主要研究，以有機廢水作為陽(yáng)極，重金屬廢水作為陰極所組成的微生物燃料電池。由于重金屬廢水具有氧化性，有機廢水具有還原性，這使得以廢治廢的實(shí)現得到了理論保證。將重金屬廢水作為陰極的燃料電池，有以下優(yōu)點(diǎn)：①陰極產(chǎn)物為重金屬，可將其回收再利用，且沒(méi)有二次污染；②MFC 的結構簡(jiǎn)單，相比傳統的耗能污水處理工藝有效降低運行成本，且提高了降解含碳有機物的速率[13]；③可同時(shí)處理有機廢水和重金屬廢水，并獲得電能。（來(lái)源：化工進(jìn)展）

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