微生物電解池新評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)用及放大式反應(yīng)器產(chǎn)甲烷分析.pdf

1、微生物電解池（Microbial electrolysis cell,MEC）是一種新型的且能兼顧氫氣或甲烷回收的廢水處理技術(shù)。MEC具有很好的應(yīng)用前景，但在發(fā)展過(guò)程中存在諸多挑戰(zhàn)，如陰極材料的廉價(jià)化與高效化、評(píng)價(jià)體系有待完善以及連續(xù)流放大式MEC的運(yùn)行效能有待進(jìn)一步解析。面對(duì)上述挑戰(zhàn)，本文考察了活性炭催化劑在微型MEC中的產(chǎn)氫效能，同時(shí)基于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)體系和新型的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行性能分析，探討新型評(píng)價(jià)體系的可用性。本實(shí)驗(yàn)搭建了擋板式微生物電解

2、池（baffled microbial electrolysis cell, ABR-MEC），研究了ABR-MEC連續(xù)流運(yùn)行效能，解析了甲烷可能的來(lái)源和陽(yáng)極生物膜群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。最后，本文探討了ABR-MEC在連續(xù)流運(yùn)行狀態(tài)下的產(chǎn)甲烷效能與能量效益。
　　本實(shí)驗(yàn)研究了活性炭-鋼網(wǎng)陰極MEC（AC/SS-MEC）在不同外加電壓下的產(chǎn)氫效能?；趥鹘y(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，AC/SS-MEC在1.4V下能夠獲得最高的最大電流密度和最大產(chǎn)氫速

3、率，在1.0V和1.2V下能夠獲得最高的能量效率，并發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)氫效率隨外加電壓的變大而升高。基于新型的評(píng)價(jià)體系，AC/SS-MEC在1.2V下能夠獲得最高的平均電流密度和最高的平均產(chǎn)氫速率，探明了產(chǎn)氫效率隨外加電壓的變大而升高的原因，并引入廢水處理效率用以表征AC/SS-MEC的能量效率。
　　本實(shí)驗(yàn)研究了ABR-MEC在不同水力停留時(shí)間（HRT）下的運(yùn)行效能。當(dāng)HRT從2天縮短至1天時(shí)，氫氣日產(chǎn)量降低，甲烷日產(chǎn)量上升。隨著HRT從

4、1天繼續(xù)縮短至0.5天，氫氣日產(chǎn)量降低，甲烷日產(chǎn)量也有所下降。通過(guò)簡(jiǎn)化的電子平衡計(jì)算解析了ABR-MEC產(chǎn)甲烷的可能來(lái)源，發(fā)現(xiàn)在HRT為2天時(shí)，主要來(lái)源可能是嗜氫產(chǎn)甲烷菌。當(dāng)HRT縮短至1天時(shí)，主要來(lái)源可能是嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌。通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)解析了ABR-MEC陽(yáng)極生物膜群落結(jié)構(gòu)隨HRT的縮短而產(chǎn)生的變化，發(fā)現(xiàn)隨 HRT從1天縮短至0.5天，產(chǎn)電微生物群落受到一定的抑制，影響了ABR-MEC的產(chǎn)電與產(chǎn)氫效率，降低了ABR-MEC的產(chǎn)甲烷