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湿地型微生物燃料电池(Constructed wetland microbial fuel cell,简称:CW-MFC)是将微生物燃料电池与人工湿地相合的一种利用微生物代谢作用将阳极有机物厌氧降解同时获得电能的新型装置。CW-MFC较低的污水处理效果和产电能力限制了其实际的应用,如何提高CW-MFC的输出电能和污染物的降解效率是目前该技术研究的重点。本文从产电和废水处理两方面着手,构建植CW-MFC,并以人工污水为污染物,考察湿地植物、电极间距、电极厚度、氨氮浓度和COD浓度在CW-MFC中的净化效果及同步产电性能。主要研究内容和结论如下:在MFC基础上构建CW-MFC系统,选用柱状活性炭/碳毡以及柱状活性炭/碳毡/铜网分别作为电池的阳极和阴极,构成单室人工湿地微生物燃料电池复合系统。选用鸢尾、富贵竹、观音竹、绿萝四种湿地植物研究植物种类对电池的影响,研究表明不同植物根系O2、根系微生物群落存在差异性,进而影响电池功率密度、内阻、有机物的能源转化效率和污染物去除效率,四种湿地植物CW-MFC输出功率最大的一组为:鸢尾(7.89W/m3);另外,绿萝电池具有最佳的污染物去除能力(COD去除率:93%;氨氮去除率:90%)为了获得最佳的产电及污染物去除效能,本文对电池电极的结构参数进行试验研究。研究电极间距、电极厚度对产电及去污性能的研究,以电极间距分别为10、20和30cm,电极厚度分别为1、3、5、10mm来研究不同电极间距和电极厚度条件下极化曲线,进而获得电池的内阻、输出电压和功率值。结果表明10cm间距时的输出电压可达500m V。碳毡厚度为3mm时产电性能最好,碳毡厚度太小不利于产电微生物的附着,厚度太厚也不利于电荷输出。电极厚度对COD去除率的影响不大。选取氨氮浓度为1、10、20和30mg/L和COD浓度分别为100、200、300和400mg/L研究水质参数对电池性能的影响,发现低浓度的NH3-N有利于电池的产电性能,高浓度NH3-N会降低微生物活性,从而抑制CW-MFC的产电。氨氮浓度为10mg/L条件下,最大产电功率密度为13.59W/m3。入口NH3-N浓度越高其去除率越小。COD去除率与入口NH3-N浓度呈负相关,当COD浓度为200mg/L时,电池产电性能最好。