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能源危机、水资源短缺和环境污染严重制约着人类的发展。人们开始越来越关注可持续能源环境技术,而微生物燃料电池(MFC)即是其中一种,它可以在实现废水处理的同时产生电能。近来的研究表明将藻类技术与MFC结合,即光合藻微生物燃料电池(PAMFC),可以在废水处理的同时获得生物质和电能,从而有望为人类面临的能源、水资源和环境这三大问题的解决提供一个新的经济有效的方法。鉴于当前PAMFC存在悬浮藻液难以分离、回收利用的问题,本文采用了固定化小球藻以提高藻类密度、促进反应传质,并初步探索了固定化小球藻PAMFC产电的可行性,考察优化了影响固定化小球藻PAMFC运行的工艺参数,并初步尝试了该反应器对氨氮废水的处理效果,获得了如下实验结果：首先,优化了固定化制备条件：采用5%的海藻酸钠和2%的氯化钙作为固定化的基质浓度、106cell/mL作为初始接种密度、4h的交联时间；该最佳条件下,PAMFC对COD的去除效率达到84.7%,同时在电流密度为5.5A/m3时获得最大功率密度1811.90mW/m3,库仑效率为8.78%。其次,考察了环境因素对固定化小球藻PAMFC产电的影响。主要结论如下：第一,固定化小球藻的投加量以600个/200mL为宜。阳极COD负荷为1000mg/L。第二,在25-35℃的温度范围内,PAMFC都能良好运行,产电效果相差不大,以30℃时最佳。第三,适宜的光照强度可以在很大程度上提高PAMFC的功率输出,5000lux时获得最大功率密度2572.82mW/m3。第三,固定化小球藻PAMFC的性能优于悬浮态PAMFC。优化后固定化小球藻PAMFC所能获得的最大功率密度为2485.35mW/m3,库仑效率为9.40%,比悬浮态小球藻PAMFC分别高88%和57.7%。第四,固定化小球藻PAMFC在产电的同时可以实现对氨氮的有效去除,效果优于悬浮态。而且废水pH值在6-8之间,氨氮浓度为90mg/L时,可以达到最大的功率密度1565.70mW/m3,98.8%的氨氮被去除。