基质COD浓度对单室微生物电解池产甲烷的影响

【摘要】：单室微生物电解池(microbial electrolysis cells,MEC)产甲烷过程中,底物COD浓度可同时影响阳极和阴极微生物的活性.为了探究COD浓度的影响,构建生物阴极型单室MEC,比较COD为700、1 000、1 350 mg·L-1情形下产甲烷速率和COD去除量随外加电压的变化规律,并计算MEC的能量效益.结果表明,随着COD的增加,产甲烷速率和COD去除量均呈增大趋势.随着外加电压的升高(0.3~0.7 V),低COD条件下MEC的产甲烷速率呈增大趋势,而在中、高COD条件下,产甲烷速率随着外加电压的升高先增大后减小;COD去除量的变化规律与产甲烷速率一致.当外加电压为0.5 V时,阴极电势降至最低值(-0.694±0.001)V,有利于产甲烷菌的富集,从而获得最高的产甲烷速率和能量回收率(约42.8%).COD浓度1 000mg·L-1和外加电压0.5 V时,MEC可获得最大的能量收益0.44 k J±0.09 k J(约1 450 k J·m-3).最终结果表明,MEC可利用低浓度COD废水生产甲烷,并且可获得正的能量效益,这为废水中化学能量的回收利用提供了新的研究思路. 【作者单位】： 中山大学环境科学与工程学院 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室;
【关键词】： 微生物电解池 产甲烷 生物阴极 化学需氧量 电压
【基金】：国家自然科学基金项目(51308557,51179212,51278500) 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室开放基金项目(2013K0002) 广东省水与大气污染防治重点实验室开放基金项目(GD2012A01) 教育部博士点新教师基金项目(20130171120022) 教育部留学回国人员科研启动基金项目(教外司留[2014]1685号) 中央高校基本科研业务费青年教师培育项目(2014800031610561)
【分类号】：X703.1
【正文快照】： 生物电化学系统(bioelectrochemical system,BES)可以在微生物的催化作用下降解废水中的有机、无机物产生电能等附加值产品,因而作为一种新型的污水处理方式在国内外受到广泛关注[1].作为BES的一种典型构型,微生物电解池(microbialelectrolysis cell,MEC)则是通过在外电路施加

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