仉連平

甘肅省畜牧獸醫(yī)研究所，甘肅平?jīng)?744000

關(guān)鍵字：微生物燃料電池；光合細菌；微藻；養(yǎng)豬廢水

制作微生物燃料電池是一種污水回用的技術(shù)，具有污泥產(chǎn)量低的特點，可用于豬場廢水、食品加工廢水以及垃圾滲濾液的處理。光合微生物在微生物燃料電池領域的應用產(chǎn)生了光合微生物燃料電池（photofcs），它可以將污染物的化學能轉(zhuǎn)化為電能，同時將光能轉(zhuǎn)化為電能，因此越來越受到人們的重視。

1 材料與方法

本試驗所用的豬場廢水來自廈門市郊的豬場。混合廢水由豬糞和豬場沖洗水組成。陽極室和陰極室的體積為135 cm3，陽極碳氈的表面積為16 cm2（4 cm×4 cm）。陰極室和陽極室用質(zhì)子交換膜隔開。底部和頂部在入口和出口處標有單元，外部電阻為1 000 Ω，外部電路通過電線連接到電極上。MFCs 輸出電壓由數(shù)據(jù)采集器每5 min 采集一次，微藻A8 為陰極微生物；光MFCs 啟動階段人工廢水為陽極溶液，陰極液體為BG11 介質(zhì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 氮源及氮磷濃度對Photo-MFCs 陰極微藻生長的影響

陰極微藻具有良好的生物活性。A8 不僅可以使用無機氮（硝酸鹽和氨氮），還可以使用有機氮（尿素），以適應較高的氮濃度。磷是微藻生長中最基本的營養(yǎng)元素[1]。顯著性分析表明，隨著氮磷濃度的增加，微藻的生長速度加快，但在本試驗設定的氮磷濃度范圍內(nèi)，氮磷濃度增加到一定值對生長沒有顯著影響。

2.2 光對光合細菌潛能的影響

在黑暗中，從0 開始。反應器在光照條件下運行，陽極溶液的玫瑰色逐漸加深。光照下OCP 降至-0.6 v（vs.ag/agcl）相對穩(wěn)定，說明光合細菌在光照和黑暗條件下有不同的代謝模式和電子傳遞途徑。

2.3 基于豬場廢水的光MFCs 發(fā)電特性

當廢水被添加時，微生物所需的營養(yǎng)被補充，并出現(xiàn)一個良好的生產(chǎn)階段。隨著廢水中有機物的降解，電壓逐漸降低[2]。以人工廢水和豬場廢水為陽極構(gòu)建的光學MFC 的發(fā)電曲線略有不同。光MFCs 的輸出電壓約為207 mv。兩次循環(huán)后，用豬糞水代替陽極，電池輸出電壓降低到184 mv?？赡苁秦i場廢水成分比較復雜，對陽極微生物的生長有負面影響，導致電池輸出電壓降至161 mv，之后趨于穩(wěn)定。

2.4 Photo-MFCs 處理養(yǎng)豬廢水

經(jīng)光MFCs 陽極和陰極處理后，廢水中COD、氨氮和總磷的去除率較高[3]。一個運行周期（hrt 4 d）后，豬場廢水陽極平均COD 去除率為70%。氨氮平均去除率為46%。但對磷的去除率僅為16%。微藻處理后，磷濃度降至9%?？?cè)コ蕿?1.7%。COD 和氨氮的總?cè)コ蕿?1%。經(jīng)陽光合細菌和陰極微藻處理后，豬場廢水透明，濁度明顯降低，臭味基本消失，但出水呈棕黃色[4]。

3 結(jié)語

該電池以含醋酸鈉的人工廢水和豬場廢水為基礎，輸出電壓穩(wěn)定在161 mv。所構(gòu)建的光電池可以利用豬場廢水發(fā)電，達到凈水效果。經(jīng)陽極和陰極處理后，豬場廢水的COD 去除率為91%。氨氮去除率為90.2%。除磷率為81.7%，除臭效果好。微藻A8 在光合細菌處理豬場廢水時生長良好，培養(yǎng)16 d 后OD 680 值為3。這比兩倍稀釋豬場廢水好，微藻在兩倍稀釋的豬場廢水中難以生長。