人工湿地-微生物燃料电池耦合系统处理废水的应用进展
2021-01-05王华元杨厚云李卫华
王华元, 杨厚云, 李卫华
(1.安徽建筑大学 环境与能源工程学院, 合肥 230601;2.环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室, 合肥 230601)
由于全球化石燃料的短缺以及化石燃料在利用和开采过程中对周围环境造成严重的危害, 寻求可持续利用并且环保的生物能源备受世界瞩目[1]。 另外, 面对越来越严重的水污染形势, 将废水中的污染物进行有效的处理, 以及资源与能源的可持续性回收利用成为当前废水处理的新趋势[2-3]。
微生物燃料电池(MFC)是利用微生物的催化氧化将废水中有机污染物的化学能转化为电能的系统[4]。 该系统既能实现有机废水的处理, 同时又能将废水中有机物的化学能直接转化为电能, 具有运行成本低及无二次污染等优势, 从而备受世界关注[5]。 近年来, MFC 与其他技术相耦合, 如厌氧/好氧反应器与微生物燃料电池(A/O-MFC)耦合[6]、微生物燃料电池与电芬顿(MFC-EF)耦合[7]、 微生物燃料电池与序批式间歇反应器(MFC-SBR)耦合[8]等。 MFC 的研究已经是众多研究领域的前沿性课题和热点。
人工湿地(CW)系统内部不同位置具有不同的氧化还原电位, 利用该电位差可以将CW 与MFC耦合[9]。 CW-MFC 耦合系统不仅能降解废水, 同时还能产生电能, 具有巨大的应用前景[10]。 本文简述了CW-MFC 系统的发展及研究现状, 并分别从系统的构成因素(构型、 植物、 电极间距和尺寸、 基质等)以及运行因素(有机负荷、 水力停留时间、 盐度等)2 个方面, 分析讨论了近几年CW-MFC 系统对不同类型废水的处理效果和产电性能的影响, 总结该项技术处理较为复杂的实际废水过程中所存在的问题, 以及对该项技术今后潜在的研究和应用方向进行展望。……
