污泥为燃料的微生物燃料电池运行特性研究

中国环境科学2012,32(2)：268~273ChinaEnvironmentalScience污泥为燃料的微生物燃料电池运行特性研究刘志华1,2,李小明2,3*,方丽4,郑峣2,杨麒2(1.长沙理工大学化学与生物工程学院,湖南长沙410114；2.湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082；3.广西大学环境学院,广西南宁530004；4.长沙环境保护职业技术学院环境工程系,湖南长沙410082)摘要：实验采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池(MFC),考察了运行特性对污泥为燃料的MFC(SMFC)的影响.研究表明,相对于未搅拌情况,搅拌时SMFC最大输出功率由45.94mW/m2分别增加到124.03mW/m2(1300r/min)和136.5mW/m2(2600r/min),主要是由于搅拌有利于改善SMFC内物质的传递.温度对SMFC的产电特性影响较明显,但在一定区间内(如20~25;30~40;45~50)℃℃℃变化不明显,说明产电微生物有一定的温度适应范围,这也可能是在不同温度下产电微生物不同导致.相对于采用未经处理的剩余污泥为燃料,微波处理后的污泥和微波处理过滤后的上清液做燃料时SMFC输出功率迅速增加,这主要是由于污泥中的微生物竞争作用引起.阴极面积的增加有利于降低阴极电势,降低SMFC内阻,从而促进功率密度的增加.关键词：微生物燃料电池；污泥；内阻；功率密度中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1000-6923(2012)02-0268-06Operatingcharacteristicofmicrobialfuelcellusingsludge.LIUZhi-hua1,2,LIXiao-ming2,3*,FANGLi4,ZHENGYao2,YANGQi2(1.SchoolofChemicalandBiologicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha410114,China；2.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China；3.CollegeofEnvironment,GuangxiUniversity,Nanning530004,China；4.DepartmentofEnvironmentalEngineering,ChangshaEnvironmentalProtectionVocationalCollege,Changsha410082,China).ChinaEnvironmentalScience,2012,32(2)：268~273Abstract：Asingle-chamber,membrane-lessandfloating-cathodemicrobialfuelcell(MFC)wasestablished.Theeffectsofoperatingcharacteristicsonthemicrobialfuelcellusingsludge(SMFC)werestudied.ComparedtotheSMFCwithoutchurning,themaximumoutputpowerdensityofSMFCwithchurningwasincreasedfrom45.94mW/m2to124.03mW/m2(1300r/min)and136.5mW/m2(2600r/min),respectively.ThismaybeattributedtotheimprovementofthematerialtransmissioninSMFC.TheinfluenceoftemperatureontheelectrogenesischaracteristicofSMFCwasgenerallydistinct.However,thepoweroutputdidnotchangesignificantlyinthecertaintemperatureranges(suchas20~25℃;30~40℃;45~50℃).Electrogenicbacteriahadappropriatetemperatureranges,anddifferentelectrogenicbacteriagrewatdifferenttemperatures.Comparedtotheoriginalsludge,thepowerdensityofSMFCusingsludgeundergonemicrowavetreatmentorusingthesupernatantfluidofmicrowavep