pH和碳氮比对MFC-好氧颗粒污泥系统处理废水的影响

摘要

将硝化颗粒污泥与微生物燃料电池(MFC)进行耦合构成一种新型电化学系统。采用序批式运行方式,研究进水pH和碳氮比对该系统同步处理废水及产电性能的影响。结果表明,随着进水pH和碳氮比的升高,系统对污染物的去除率和产电性能呈先增大后减小的趋势。当进水pH为10、碳氮比为15时,处理系统能够利用好氧颗粒活性污泥的独特分层结构,内部为厌氧环境,外部为好氧环境,反硝化菌在碳源充足的条件下将NO_(3)^(-)还原为N_(2),系统对COD和氨氮的去除率最高,分别为96.05%、98.58%,且出水中的NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)处于较低水平,有效实现了同步硝化反硝化的过程。该耦合系统的最大输出电压和功率密度分别为459 mV、116.40 mW/m^(2)。在此条件下更多的有机底物被产电细菌代谢生成电子,提升了系统的库仑效率。扫描电镜结果表明,碱性条件下微生物能够完好附着在电极表面形成生物膜,促进了微生物与电极之间的胞外电子传递过程,从而提升系统的整体产电性能。该研究可为探索与推进MFC-颗粒污泥耦合系统处理实际废水及同步产能提供科学指导。