曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响研究

引言

目前全世界正处于能源和环境的双重污染危机当中，如何合理的使用技术工艺将废水当中的能源进行二次利用已经成为当今最热门的话题。微生物染料电池就是在这样的时代背景下被提出来的，这是一种能将废水当中的有机物进行利用的新型生物处理技术，但是这种技术并没有得到广泛利用，原因在于该技术目前正处于开发阶段，并没有完全成熟，本文论述的重点就是曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响研究。

1.微生物燃料电池脱氮实验

(1)微生物燃料电池的构建

本次实验的着眼点放在了新型微生物技术将化学能转化成电能上，这个实验需要制作一个微生物电池作为实验平台，首先实验容器需要采用方便开口的容器，这样做的目的主要考虑到了微生物电池容器催化剂和溶液之间的接触，微生物电池阴极放置在开口中，目的是防止水通过可渗透气体层与空气接触，但是这种措施可能不会长期存在，实际的困难在于使用微生物电池。解决方案是干燥涂层，然后加热涂层，使其冷却并形成重复循环。为了隐藏三层水和空气，此过程必须执行三遍。除了敞开的一面，另一面的冷却还需要使用溶剂和粉末进行粘合，这是为了增加阳极的表面积和性能。通常，阳极元素将使用氧化锡玻璃，这将增强阳极较为行之有效的方式方法。对于该区域，两者的体积比为1:2，然后在这些盐酸中浸泡2分钟，接着是进行干燥，但是在干燥之前，必须先用离子水进行深度和仔细的清洗，这是为了将铁丝连接到由纯铜制成的瓶口架子上，在外部构建起来一个电阻为500的闭环。组装完成后，该反应器必须分阶段通过测试。微生物电池中的电路连接和接种情况将用电子仪器记录。通常，每半小时记录一次外部电阻电压。使用培养环境进行原位处理的基础通常是使用PBS进行测试，有乙酸钠可以用作碳源。除了这些，还应添加一些微量元素和矿物质。这是为了使反应器以间歇方式进行。分批模式有替代标准，即，当微生物电池的性能降低时，需要更换其中三分之二的培养基。这样的方式取代了以往单一化的模式，也有利于研究的进一步探索和开展。

(2)外接物种的来源以及其中的用量

微生物电池利用的废水大部分来自工厂，这些工厂在将废水排放之前就已经使用过一种高标准、专业化的技术处理方法。

第一种使用脱氮和除磷技术的高级处理方法，最大程度使废水在处理后再次达到国家排放标准，微生物脱氮技术则是在这个基础上进行的。

第二种处理方法是使用植被进行处理。这是一种新型的废水处理方法，通过厌氧消化反应器到达废水处理厂，然后在循环使用后成为主要的曝气机，接着过滤掉固体残渣和沙子，降雨后，可以将浮标和污水排到水池中，进入浮萍塘，重新进入地表则需要30天的降雨才能完成。经过氯处理和反硝化处理后的土壤现在可以适应当地的湿地准备工作。进入湿地植被后，可以使用其池塘过滤系统对其进行过滤，以便与系统中的其他微生物反应。这是一个枯燥、乏味且漫长的过程。通过这两种不同方法处理的废水可以去除脱水污泥。通常，污泥中仍然含有大量的水，介于97%到99%之间。经过各种过程的处理后，将会有很多有机物和菌群，但它们不会耐受氯。在这两种不同条件下采集的污水将用作样品，并放置在冰箱中以使其保持凉的状态。这是为了保护设备的耐用性，需要进行冷冻处理，主要原因是消除其他外部因素的影响，因为长期运输会导致这种废水的活性有所下降。为了确保它与采样时间相同，需要以冷却的形式保持其活性。

2.曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响

(1)曝气脱氮对微生物燃料电池的影响

曝气量对于微生物电池脱氮有非常重要的影响，利用曝气进行微生物电池脱氮需要反应器在持续稳定状态下运行。这种方法通常仅需40个小时就足够了。这是我国首创的方法，比其他国家脱氮的方法速度都快，在其他国家或地区基本上需要80多个小时。微生物电池反应器在启动后将采用分批模式，这可以确保这些反应器正常在运行。但仅在受阻电压相对较小时能达到理想的使用状态。这需要更新培养基。每次更新的量约为反应器废水的三分之二。一旦更换了培养基，需要前后进行对比，只有通过这样的方式，我们才能认识到废水的不同，预处理对微生物燃料电池到底有怎样的影响。两种不同的方法使用不同的反应器。电化学和废水处理的理论方法被用于系统地研究发电性能和MFC本质污染物去除效果，并验证MFC脱氮的可行性。基于此，本文重点探讨了发电中反硝化的影响因素和MFC的反硝化效果。

文章来源：《能源化工》 网址: http://www.nyhgzz.cn/qikandaodu/2021/0625/863.html