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生态型微生物燃料电池同步脱氮产电效能

刘慎坦 王祚

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引用本文: 刘慎坦, 王祚. 生态型微生物燃料电池同步脱氮产电效能[J]. 环境工程, 2023, 41(12): 116-122,149. doi: 10.13205/j.hjgc.202312014
LIU Shentan, WANG Zuo. AN ECO-TYPE MICROBIAL FUEL CELL FOR SIMULTANEOUS ELECTRICITY GENERATION AND NITROGEN REMOVAL[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 116-122,149. doi: 10.13205/j.hjgc.202312014
Citation: LIU Shentan, WANG Zuo. AN ECO-TYPE MICROBIAL FUEL CELL FOR SIMULTANEOUS ELECTRICITY GENERATION AND NITROGEN REMOVAL[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 116-122,149. doi: 10.13205/j.hjgc.202312014

生态型微生物燃料电池同步脱氮产电效能

doi: 10.13205/j.hjgc.202312014
基金项目: 

国家自然科学基金项目(21806128)

陕西省自然科学基础研究计划(2019JQ-300)

详细信息
    作者简介:

    刘慎坦(1984-),男,副教授,主要研究方向为水污染防控与生物电化学修复。liushentan@seu.edu.cn

    通讯作者:

    刘慎坦(1984-),男,副教授,主要研究方向为水污染防控与生物电化学修复。liushentan@seu.edu.cn

AN ECO-TYPE MICROBIAL FUEL CELL FOR SIMULTANEOUS ELECTRICITY GENERATION AND NITROGEN REMOVAL

  • 摘要: 生态型微生物燃料电池(ecotype-microbial fuel cell,E-MFC)是1种将微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)与水生动植物结合在一起的新型废水处理技术。为研究E-MFC中微生物、水生植物和底栖动物之间的共生协同作用,设置了沉积物MFC(sediment-microbial fuel cell,S-MFC)、湿地植物MFC(wetland plant-microbial fuel cell,WP-MFC,种植水生植物)和生态型MFC(E-MFC,引入水生植物和底栖动物)3种反应装置, 分别测试了其产电能力和脱氮效果,考察了水力停留时间(HRT)和阴极曝气流量对E-MFC脱氮产电效能的影响,并探讨了脱氮机理。结果表明:E-MFC脱氮产电性能均优于其他2种。在处理相同量的有机废水时,E-MFC的最大产电功率密度比S-MFC和WP-MFC分别高129.4%和47.2%,NH4+-N去除率分别高37.6百分点和11.2百分点,E-MFC的NO3--N去除率可达96%以上。进一步研究表明,当HRT为72 h,进水流量为0.50 L/d时,E-MFC获得最高产电电压为463 mV,此时输出功率密度为27.31 mW/m2。当曝气流量为60 L/h时,E-MFC的最大输出功率密度可达38.12 mW/m2。E-MFC中水生动物扰动等活动增强了氧传质、有机质分解和养分循环,为植物生长提供了充足的营养物质,同时植物根系泌氧也为根际微生物的生长和代谢维持了良好的环境条件。E-MFC中微生物、水生植物和底栖动物形成了一种相互促进、协同作用的关系,从而强化了水体中氮的去除。E-MFC作为可回收电能的新型生态修复技术,在污水处理领域具有良好的发展前景。
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  • 收稿日期:  2022-05-26
  • 网络出版日期:  2024-03-08

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