农村小型污水处理设施

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微生物燃料电池产电

微生物燃料电池(MFC)是一种通过微生物的代谢作用将**物中的化学能直接转化为电能的装置。对于 MFC 的运行来说，垃圾渗滤液不仅碳源氮源丰富，而且盐分含量较高使之具有较高的电导率，可以作为其潜在的基质来源。

1 双室微生物燃料电池

双室 MFC 一般以质子交换膜分隔电池的阴阳极室，在阳极室中产电微生物氧化分解**物并产生电子和质子，两者分别通过外电路和质子交换膜到达阴极室并与其中的电子受体结合，终产生电流。由于双室 MFC 存在输出功率偏低的问题，谢淼等[9]尝试以二氧化锰与石墨烯(MnO2/rGO)复合催化剂修饰双室 MFC阴极电极材料，并将该 MFC 用于老龄垃圾渗滤液的处理，可获得 194 mW/m3的功率密度(是未经催化剂修饰 MFC 的两倍)，COD和氮去除率分别为 58.68 %和 76.64 %。黄丽等[10]采用正透膜为中间隔膜，构建双室正渗透微生物燃料电池(OsMFC)处理垃圾渗滤液，结果表明 OsMFC 与普通 MFC 相比产电性能更好，其面积功率密度及相应电流密度分别为 0.406 W/m2和 1.594 A/m2。

2 单室微生物燃料电池

与双室 MFC 相比，单室 MFC 一般只有阳极室并以空气作为阴极，以氧气作为电子受体，因此运行成本更低，具有更好的应用潜力。然而，以空气作为阴极时，由于氧气溶解度低和阴极存在较大过电势的问题，会使电池反应速率偏低。袁浩然等[11]以MnO2 作为阴极催化剂，尝试提高以垃圾渗滤液为阳极液基质的MFC 产电性能。当电池阴极负载 MnO2后，稳定输出电压和功率密度分别增大到 0.43 V 和 0.89 W/m3，同时 MFC 运行 7 天后BOD 和氮去除率分别达到 72.9 %和 91.6 %。朴明月等[12]将聚四氟乙烯涂抹于碳布层，制成以空气为阴极的单室 MFC，用于垃圾渗滤液产电，获得的输出电压和功率密度分别为 2.005V 和 3.2 W/m2。

微生物燃料电池技术处理垃圾渗滤液可在回收能量的同时去除部分污染物，且运行成本较低，但仍需更好地改善产电效率低、稳定性差、电极制造成本偏高等问题方能使其更接近于实际应用。