水力停留时间对MFC-A2/O工艺处理生活污水的影响 今日生活污水处理设备报价：
5吨/天：37493元
10吨/天：40090元
15吨/天：45510元
更多型号配置价格请咨询：400-6655-288
1 引言
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC) 是在微生物的作用下，将 污水中有机物蕴含的化学能转化为电能的新兴污水处理技术，是近年来环境和新能源领域的研究热点. 研究认为，微生物也可以充当催化剂，在代谢活动时利用阴极电极作为有机电子供体产电. 因为减少了化学催化剂的使用，生物阴极更符合MFC 可持续发展的理念. 当前以氧气为电子受体的生物阴极MFC 理论与技术已有较好的发展. 在研究生物阴极的同时，发现很多种物质可以作为阴极的电子受体，阴极电子受体的不同使MFC 除产电外还可以另有不同的功能，如在阴极可以去除硝酸盐、高氯酸盐和重金属. 当阴极以硝酸盐作为阴极电子受体时，MFC 可以具有同步脱氮除碳的功能.A2/O工艺在厌氧段去除有机物，缺氧段发生反硝化反应脱氮，正好与MFC 阳极和阴极的反应条件相同. 在阴极由硝酸根或亚硝酸根替代氧气作为电子受体，理论上可以增强A2/O工艺的反硝化效果.
Xie 等(首先提出在圆筒形A2/O反应器的厌氧池嵌入阳极、缺氧池嵌入阴极构建
MFC-A2/O系统，与普通A2/O反应器(对照) 相比，出水中的COD 、总氮、总磷分别下降了15.9%、
9.3%和1.4%;随后，该课题组进一步优化反应器构型并采用廊道式MFC-A2/O研究了MFC 强化A2/O工艺生物脱氮除磷效率的生物学机理. 王龙等通过调整反应器构型省去质子交换膜的使用，基于传统A2/O工艺设计了一种回流式无膜生物阴极MFC 脱氮工艺，该工艺总氮的去除率较作参比的A2/O系统提高了8.17%.本课题组付进南等也曾设计了一种MFC 与A2/O工艺耦合系统，使用醋酸钠作为碳源、氯化铵作为氮源，当C/N为4.2时该系统可以达到最大电压，为534 mV，同时对COD 的去除率达到了96.1%~97.1%.
本实验根据廊道式小试MFC-A2/O反应器原理，在本课题组前期MFC-A2/O耦合系统的基础之上对电极构型做出调整，省去搅拌装置，并对工艺运行参数水力停留时间(HRT)进行优化，研究其处理生活污水的效果和产电性能，并设置一个空白A2/O反应器作为对照, 以期为MFC-A2/O耦合技术应用于处理实际废水提供理论基础.
2 材料与方法
2.1 实验装置
实验装置的主体A2/O反应器由有机玻璃制成，尺寸为45 cm×20 cm×12 cm (长×宽×高) ，总有效容积为10 L. 其中，厌氧段和缺氧段的有效容积均为2 L ，好氧段的有效容积
为6 L. 在厌氧段和缺氧段顶部加一密封盖保证低溶解氧(DO)状态，使厌氧段的DO 保持小于0.2 mg ·L-1，缺氧段DO 保持小于0.5 mg ·L-1，在好氧段进行充分曝气使DO 保持大于2 mg ·L-1. 为了减少缺氧段的回流液回灌到厌氧段，增加厌氧段的溶解氧浓度，影响产电效果，使用塑料材质的多孔板隔离缺氧段和厌氧段; 同样使用多孔板隔离好氧段和缺氧段. 实验使用碳刷作为阴阳极电极，并在阴极添加活性炭颗粒增强导电性和扩大电极表面积. 电极构型为两段直径5 cm 、长12 cm 的碳纤维刷平行放置，阳极置于厌氧段, 阴极置于缺氧段，并连接100 Ω外电阻与数据采集卡.
2.2 运行方式
实验所用的接种污泥取自北京市清河污水处理厂的混合污泥，加碳源闷曝培养15 d. 实验用水为北京化工大学学生宿舍六号楼的生活污水，污水经沉淀调节后水质为：pH=7~8、COD 450~650 mg·L-1、氨氮100~130 mg·L-1、硝氮8~15 mg·L-1、亚硝氮0~0.02 mg·L-1. 实验启动阶段采用循环进水方式，二沉池出水进入进水桶循环使用，当MFC 输出电流显著下降时重新更换进水，当连续3个周期的最高输出电流不再升高并保持稳定，证明启动成功，开始采用连续进水方式. 反应器启动期的初始运行参数为：HRT=24 h，内回流比100%.
为了对比MFC-A2/O耦合系统的污水处理效果，设置了一个平行运行的对照A2/O反应器，在下文中分别简称为MFC 和对照. 对照反应器的基本结构、进水水质和运行参数与MFC 完全相同，但没有安装碳刷电极，而是在厌氧段和缺氧段分别增加磁力搅拌器提供充分的搅拌，使污泥始终保持悬浮的状态.MFC 和对照工艺流程见图 1.
图 1工艺流程示意图(a.MFC-A2/O耦合系统, b.对照A2/O)
在MFC 启动后进行HRT 的优化. 通过调节进水泵的转速控制进水流量，进而改变HRT 分别为24、20、16、12、8 h.每个HRT 下运行15 d，测定出水水质，并与对照作比较, 同时测定MFC 的输出电流.
2.3 数据采集与分析
水力停留时间对MFC-A2/O工艺处理生活污水的影响 今日生活污水处理设备报价：
5吨/天：37493元
10吨/天：40090元
15吨/天：45510元
更多型号配置价格请咨询：400-6655-288
1 引言
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC) 是在微生物的作用下，将 污水中有机物蕴含的化学能转化为电能的新兴污水处理技术，是近年来环境和新能源领域的研究热点. 研究认为，微生物也可以充当催化剂，在代谢活动时利用阴极电极作为有机电子供体产电. 因为减少了化学催化剂的使用，生物阴极更符合MFC 可持续发展的理念. 当前以氧气为电子受体的生物阴极MFC 理论与技术已有较好的发展. 在研究生物阴极的同时，发现很多种物质可以作为阴极的电子受体，阴极电子受体的不同使MFC 除产电外还可以另有不同的功能，如在阴极可以去除硝酸盐、高氯酸盐和重金属. 当阴极以硝酸盐作为阴极电子受体时，MFC 可以具有同步脱氮除碳的功能.A2/O工艺在厌氧段去除有机物，缺氧段发生反硝化反应脱氮，正好与MFC 阳极和阴极的反应条件相同. 在阴极由硝酸根或亚硝酸根替代氧气作为电子受体，理论上可以增强A2/O工艺的反硝化效果.
Xie 等(首先提出在圆筒形A2/O反应器的厌氧池嵌入阳极、缺氧池嵌入阴极构建
MFC-A2/O系统，与普通A2/O反应器(对照) 相比，出水中的COD 、总氮、总磷分别下降了15.9%、
9.3%和1.4%;随后，该课题组进一步优化反应器构型并采用廊道式MFC-A2/O研究了MFC 强化A2/O工艺生物脱氮除磷效率的生物学机理. 王龙等通过调整反应器构型省去质子交换膜的使用，基于传统A2/O工艺设计了一种回流式无膜生物阴极MFC 脱氮工艺，该工艺总氮的去除率较作参比的A2/O系统提高了8.17%.本课题组付进南等也曾设计了一种MFC 与A2/O工艺耦合系统，使用醋酸钠作为碳源、氯化铵作为氮源，当C/N为4.2时该系统可以达到最大电压，为534 mV，同时对COD 的去除率达到了96.1%~97.1%.
本实验根据廊道式小试MFC-A2/O反应器原理，在本课题组前期MFC-A2/O耦合系统的基础之上对电极构型做出调整，省去搅拌装置，并对工艺运行参数水力停留时间(HRT)进行优化，研究其处理生活污水的效果和产电性能，并设置一个空白A2/O反应器作为对照, 以期为MFC-A2/O耦合技术应用于处理实际废水提供理论基础.
2 材料与方法
2.1 实验装置
实验装置的主体A2/O反应器由有机玻璃制成，尺寸为45 cm×20 cm×12 cm (长×宽×高) ，总有效容积为10 L. 其中，厌氧段和缺氧段的有效容积均为2 L ，好氧段的有效容积
为6 L. 在厌氧段和缺氧段顶部加一密封盖保证低溶解氧(DO)状态，使厌氧段的DO 保持小于0.2 mg ·L-1，缺氧段DO 保持小于0.5 mg ·L-1，在好氧段进行充分曝气使DO 保持大于2 mg ·L-1. 为了减少缺氧段的回流液回灌到厌氧段，增加厌氧段的溶解氧浓度，影响产电效果，使用塑料材质的多孔板隔离缺氧段和厌氧段; 同样使用多孔板隔离好氧段和缺氧段. 实验使用碳刷作为阴阳极电极，并在阴极添加活性炭颗粒增强导电性和扩大电极表面积. 电极构型为两段直径5 cm 、长12 cm 的碳纤维刷平行放置，阳极置于厌氧段, 阴极置于缺氧段，并连接100 Ω外电阻与数据采集卡.
2.2 运行方式
实验所用的接种污泥取自北京市清河污水处理厂的混合污泥，加碳源闷曝培养15 d. 实验用水为北京化工大学学生宿舍六号楼的生活污水，污水经沉淀调节后水质为：pH=7~8、COD 450~650 mg·L-1、氨氮100~130 mg·L-1、硝氮8~15 mg·L-1、亚硝氮0~0.02 mg·L-1. 实验启动阶段采用循环进水方式，二沉池出水进入进水桶循环使用，当MFC 输出电流显著下降时重新更换进水，当连续3个周期的最高输出电流不再升高并保持稳定，证明启动成功，开始采用连续进水方式. 反应器启动期的初始运行参数为：HRT=24 h，内回流比100%.
为了对比MFC-A2/O耦合系统的污水处理效果，设置了一个平行运行的对照A2/O反应器，在下文中分别简称为MFC 和对照. 对照反应器的基本结构、进水水质和运行参数与MFC 完全相同，但没有安装碳刷电极，而是在厌氧段和缺氧段分别增加磁力搅拌器提供充分的搅拌，使污泥始终保持悬浮的状态.MFC 和对照工艺流程见图 1.
图 1工艺流程示意图(a.MFC-A2/O耦合系统, b.对照A2/O)
在MFC 启动后进行HRT 的优化. 通过调节进水泵的转速控制进水流量，进而改变HRT 分别为24、20、16、12、8 h.每个HRT 下运行15 d，测定出水水质，并与对照作比较, 同时测定MFC 的输出电流.
2.3 数据采集与分析