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微生物燃料电池(MFC)作为一种新型的废水处理技术,可以在处理废水的同时回收电能。本研究采用双室微生物燃料(DMFC)和上流式单室微生物燃料电池(USMFC)对电池性能的影响因素和废水处理效果进行了研究,并对USMFC在啤酒废水处理中的应用进行了初步探讨。研究以石墨板为阴极,泡沫镍为阳极构建了双室微生物燃料电池(DMFC),考察了铁氰化钾和过氧化氢作为阴极电子受体时各影响因素对电池性能的影响。研究结果表明:在一定浓度范围内,增加阴极电子受体浓度,有利于提高电池的开路电压和输出功率;pH值减小,电池的输出功率增大,内阻减小、铁氰化钾浓度为10000mg/L,pH值为7时,DMFC的开路电压为721mV,最大输出功率为4061mW/m~3,内阻为151Ω。过氧化氢浓度为1000mg/L、pH值为2时,DMFC的开路电压为942mV,最大输出功率为6778mW/m~3,内阻为192Ω。以空气电极为阴极,颗粒活性炭为阳极构建了上流式单室微生物燃料电池(USMFC)。在连续运行条件下研究了电解质(KCl)浓度、葡萄糖浓度和水力停留时间(HRT)对电池性能(开路电压、输出功率和内阻)和废水处理效果的影响。研究表明:电池的性能随着电解质投加量的增加和葡萄糖浓度的增大而逐渐提高;葡萄糖浓度和输出功率之间的关系可用Monod方程形式描述,其中半饱和常数为110mg/L,最大输出功率为21585mW/m~3;在一定范围内增大水力停留时间可同时提高电池的性能和COD的去除率。葡萄糖模拟废水浓度为850mg/L,HRT为8h条件下,USMFC的最大输出电压为0.915V,最大输出功率为44.3W/m~3,COD去除率为45%。对USMFC降解废水的反应动力学的初步研究表明:废水中有机物的降解符合表观拟一级反应动力学。USMFC应用于啤酒废水处理的实验研究表明:负载电阻越小,库伦效率和COD去除量越高;可用Monod方程形式描述啤酒废水浓度与电池最大输出功率之间的关系,其半饱和常数为286mg/L,最大输出功率为15473mW/m~3;啤酒废水的浓度越大,电池的输出功率和开路电压越高。负载电阻为500Ω、啤酒废水浓度为1953.2mg/L、HRT为3h时,USMFC的开路电压为0.642V,最大输出功率为13542mW/m~3,内阻为65Ω。研究表明,微生物燃料电池可以在降解废水的同时产生电能,并可以通过调节操作条件使其废水处理效果和性能达到最优,其在废水处理领域将有广阔的应用前景。