城市黑臭河涌底泥-微生物燃料电池产电性能及对底泥的修复

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引用格式：杨碉，王健，朱娟平，张太平．城市黑臭河涌底泥－微生物燃料电池产电性能及对底泥的修复［Ｊ］．生态环境学报，２０１５，
２４（３）：４６３－４６８．
ＹＡＮＧＹｕｅ，ＷＡＮＧＪｉａｎ，ＺＨＵＪｕａｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＴａｉｐｉｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｂｙＵｒｂａｎＢｌａｃｋＳｍｅｌｌｙＲｉｖｅｒＳｅｄｉｍｅｎｔ — ＭＦＣａｎｄ
生态环境学报２０１５，２４（３）：４６３ — ４６８
ＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍＥ — ｍａｉｌ：ｅｄｉｔｏｒ＠ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ
ＤＯＩ：１０．１６２５８／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－５９０６．２０１５．０３．０１４中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ文章编号：１６７４．５９０６（２０１５）０３．０４６３ — ０６
城市黑臭河涌底泥一微生物燃料电池产电性能及对底泥的修复
杨碉，王健，能源学院，广东广州５１０００６
摘要：微生物燃料电池（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌ，ＭＦＣ）是一种将化学能转化为电能的技术。它可以利用包括河涌与海底的沉积物在内的众多基质来产生电能。在利用微生物燃料电池对沉积物进行修复时，通常采用将阳极埋在水底沉积物中，阴极悬于上覆水中的方式来构建电池。由于上覆水的存在，底泥中的污染物质不仅会被电池修复，也会向上覆水释放，影响底泥和上覆水的整体修复情况。以广州某黑臭河涌底泥为阳极微生物接种源及阳极基质，５０ｍＭ・Ｌ铁氰化钾缓冲溶液为阴极室溶液构建了双室有膜型微生物燃料电池，排除上覆水对微生物燃料电池修复底泥的影响，研究在不同的外接电阻下，ＭＦＣ的产电性能以及ＭＦＣ对底泥的修复效果。结果表明：以黑臭河涌底泥为阳极底物能够保持ＭＦＣ较长时间产电运行（６５０ｈｏ构建
的电池内阻分别为：１３４１．６、１３３９．２、１３３０．２、１３８６．７和１３１１．７Ｑ。外阻能够对ＭＦＣ的产电和功率密度输出产生影响：在
外接电阻为１５００Ｑ时，ＭＦＣ获得的稳定输出电压最高为Ｏ．７５３Ｖ，最大输出功率为４．９４ｍＷ・ｍ～。在运行中，微生物燃料电池对底泥进行了修复：在外接电阻为Ｉ５００Ｑ时，有机质去除效果最佳，去除率为７．８３４％；全磷在外阻１００Ｑ达到２９．９８％的最高去除率；铵态氮在外阻１００Ｑ处达到４１．６４％的最高去除率；在硝态氮最高去除率则在外接１０００Ｑ时，为７１．５２％。这说明了外阻能够影响电池对底泥的修复效果。关键词：微生物燃料电池；黑臭底泥；产电；底泥修复；外阻
城市的迅速发展造就了越来越多的黑臭水体，
有大量微生物，通过构微生物燃料电池可有效利用
大量的工业废水，生活废水等等，不经处理排人江河湖泊中，对环境造成了非常严重的影响（张博，２００８），有机物和营养盐等会在其中聚集，在一系列变化下会导致黑臭（郭培章和宋群，２００３；于玉彬和黄勇，２０１０ｏ即使外源污染被切断，沉积物中污染物会向水源释放从而影响水体质量，由此也对河涌黑臭治理带来了一定困难。目前河涌黑臭底泥整治方法主要有物理法，化学法以及生物．生态法。与传统的物理和化学方法相比，生物及微生物修复技术具有下列的优点：大部分污染物可从环境中去除；就地处理操作简便；对周围环境影响较小；生态节能；遗留问题少；使人类直接暴露在污染物下的机会减少（钱嫦萍等，２００９ｏ微生物燃料电池（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌ，ＭＦＣ）是利用微生物细胞中的酶作为生物催化剂，将有机质降解过程中释放的化学能转变为电能的一种技术。黑臭底泥本身含
ｔｈｅＥｆｅｃｔｏｎＳｅｄｉｍｅｎｔＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］＿ＥｃｏｌｏｇｙｎｄａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１５，２４（３）：４６３ — ４６８．