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将正渗透技术(FO)与微生物燃料电池(MFC)进行耦合,可在同一系统中同时实现污水处理与生物电回收,因此该耦合工艺受到越来越多的关注。然而,目前对FO膜与MFC耦合的研究主要集中在一体式FO-MFC装置上。虽然与传统的MFC相比,一体式的FO-MFC提高了产电性能,但是内部浓差极化(ICP)、盐度累积以及膜污染等问题仍然存在,导致FO膜通量水平较低,反应器运行周期较短。此外,对于一体式的FO-MFC装置来说,FO污染膜的清洗也比较困难。因此,寻找新的FO与MFC耦合方式对推动该工艺的应用具有重要意义。本文设计并构建了新型分置式厌氧产酸-FO-MFC(AAFO-MFC)耦合系统,并在此基础上,考察了FO膜材质和电导率对耦合系统整体运行性能和产电性能的影响,从而获取AAFO-MFC的最佳运行条件。最后,在此运行条件下,长时间连续运行AAFO-MFC装置,考察其污水回用与生物电同步回收的可行性。主要研究内容和结论如下:(1)将厌氧产酸、FO与MFC进行耦合,构建了AAFO-MFC工艺,并考察了TFC和PES两种材质的FO膜对AAFO-MFC运行性能的影响。结果表明,与TFC膜出水相比,PES膜出水水质较好,尤其是出水中NH4+-N浓度明显降低。此外,由于膜面粗糙度较大,TFC膜的污染倾向比PES膜严重,加速了FO膜通量的衰减。因此,PES材质的FO膜更适合AAFO-MFC工艺的长期稳定运行。(2)借助微滤(MF)膜对溶解性盐的排放,控制反应器内的电导率分别达到4~5mS/cm、7~8 mS/cm和9~10 mS/cm三个水平,考察电导率对AAFO-MFC工艺运行性能的影响。结果表明,电导率对FO膜出水水质影响不大,但对FO膜运行特性、MFC产电性能以及MLSS和EPS等污泥性质具有明显影响。综合分析,电导率为7~8 mS/cm时,系统整体性能表现最佳,是AAFO-MFC运行的最佳电导率范围。(3)在电导率为7~8 mS/cm和采用PES材质的FO膜条件下考察了AAFO-MFC长期运行时同步实现污水回用和产电的可行性。结果表明,AAFO-MFC系统能够得到连续且相对稳定的电压输出,最大功率密度达到4.38 W/m3,优于传统的膜生物反应器与MFC的耦合系统。AAFO-MFC产电性能的提升主要归因于厌氧产酸和FO膜高效截留的共同作用,导致小分子的乙醇在反应器内积累,有利于产电菌的利用。同时,微生物种群分析结果证实,阳极生物膜上存在能够利用乙醇进行产电的Desulfuromonas sp.。此外,AAFO-MFC系统出水水质较好,其中有机物和总磷的去除率均达到97%以上。AAFO-MFC运行过程中FO膜通量的衰减主要归因于膜污染。膜污染分析结果表明,FO膜表面的污染是由生物污染和无机污染共同产生的复合污染。