養(yang)殖(zhi)汙(wu)水脫(tuo)氮工藝處(chu)理設備生產(chan)廠家隨(sui)著(zhe)“十三(san)五“規(gui)劃的(de)推行，國(guo)家對廢(fei)水排(pai)放(fang)的(de)要(yao)求日趨(qu)嚴(yan)格，而(er)我(wo)國(guo)水環(huan)境(jing)質量(liang)現狀(zhuang)依然十(shi)分(fen)嚴(yan)峻(jun)，氮汙(wu)染(ran)排(pai)放(fang)呈(cheng)現(xian)濃(nong)度(du)增高、排放(fang)量(liang)增大的(de)趨(qu)勢(shi)（文宇立等(deng)，2015），同(tong)時(shi)由於(yu)能源(yuan)日益(yi)緊缺(que)，汙(wu)染治理過程(cheng)中(zhong)的(de)能耗問(wen)題逐(zhu)漸被(bei)重(zhong)視(shi)起(qi)來(lai).

養(yang)殖(zhi)汙(wu)水脫(tuo)氮工藝處(chu)理設備生產(chan)廠家

養(yang)殖(zhi)汙(wu)水脫(tuo)氮工藝處(chu)理設備生產(chan)廠家

隨(sui)著(zhe)“十三(san)五”規(gui)劃的(de)推行，國(guo)家對廢(fei)水排(pai)放(fang)的(de)要(yao)求日趨(qu)嚴(yan)格，而(er)我(wo)國(guo)水環(huan)境(jing)質量(liang)現狀(zhuang)依然十(shi)分(fen)嚴(yan)峻(jun)，氮汙(wu)染(ran)排(pai)放(fang)呈(cheng)現(xian)濃(nong)度(du)增高、排放(fang)量(liang)增大的(de)趨(qu)勢(shi)(文宇立等(deng)，2015)，同(tong)時(shi)由於(yu)能源(yuan)日益(yi)緊缺(que)，汙(wu)染治理過程(cheng)中(zhong)的(de)能耗問(wen)題逐(zhu)漸被(bei)重(zhong)視(shi)起(qi)來(lai). 微(wei)生物(wu)燃料(liao)電池(chi)(Microbial Fuel Cell，MFC)是壹(yi)種以產(chan)電微生(sheng)物(wu)為催(cui)化(hua)劑(ji)，通(tong)過生(sheng)物(wu)降解(jie)作用(yong)將存儲(chu)在(zai)汙(wu)染(ran)物中的(de)化學能(neng)直接(jie)轉(zhuan)化為(wei)電能的(de)裝(zhuang)置(Wang et al.，2013)，將其應(ying)用於(yu)脫(tuo)氮過(guo)程(cheng)當中，可以在(zai)高(gao)效(xiao)去除(chu)廢(fei)水中(zhong)氮元素(su)的(de)同(tong)時(shi)回收電能，提(ti)供了(le)壹(yi)條(tiao)新(xin)的(de)汙水治(zhi)理思路(lu)(Tao et al.，2015).

　　MFC中(zhong)的(de)脫(tuo)氮過(guo)程(cheng)通(tong)常分(fen)為(wei)陰極和陽(yang)極2種(zhong)脫(tuo)氮形(xing)式. 陰極脫(tuo)氮過(guo)程(cheng)在(zai)Holmes等(deng)(2004)的(de)研究中(zhong)被(bei)*發(fa)現(xian)，並(bing)證(zheng)明(ming)了(le)微(wei)生(sheng)物(wu)同(tong)步脫(tuo)氮產(chan)電的(de)可能性(xing);隨(sui)後Clauwaert等(2007)設計的(de)雙(shuang)室(shi)型(xing)MFC*實(shi)現(xian)了(le)同(tong)步脫(tuo)氮、除(chu)碳及(ji)產(chan)電的(de)電化學系(xi)統(tong)，該(gai)系(xi)統(tong)成為(wei)陰極脫(tuo)氮型(xing)MFC系(xi)統(tong)的(de)設計典型. 陽(yang)極脫(tuo)氮過(guo)程(cheng)zui早(zao)在(zai)Min等(deng)(2005)使(shi)用MFC處(chu)理養(yang)豬(zhu)廢(fei)水的(de)實(shi)驗(yan)中(zhong)被(bei)發(fa)現(xian)，後來He等(2009)構建了(le)以氨(an)為*能(neng)源(yuan)的(de)MFC，並(bing)利用(yong)PRC技(ji)術(shu)證明(ming)了(le)陽(yang)極氨(an)氧化(hua)和電壓輸出(chu)之間(jian)的(de)因(yin)果(guo)關系. 然而(er)目(mu)前(qian)脫(tuo)氮型(xing)MFC研究主(zhu)要(yao)基(ji)於(yu)氨(an)氧化(hua)、短(duan)程(cheng)硝(xiao)化反(fan)硝(xiao)化(hua)或同(tong)步硝(xiao)化(hua)反(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)應(ying)脫(tuo)氮，但其(qi)共同(tong)的(de)缺(que)陷(xian)在(zai)於(yu)反(fan)應(ying)路線(xian)長(chang)、能耗(hao)高(gao)、剩余汙泥(ni)量(liang)大，且(qie)氨(an)氧化(hua)菌(jun)、硝化(hua)菌(jun)和反(fan)硝(xiao)化(hua)菌的(de)活性在(zai)高(gao)氮荷(he)環境(jing)下(xia)會受(shou)到較(jiao)大抑(yi)制(劉(liu)濤(tao)等，2013)，另(ling)外其(qi)需要(yao)壹(yi)定的(de)有機(ji)物補(bu)給(gei)，反(fan)應(ying)系統(tong)較(jiao)為復雜，反(fan)應(ying)過程(cheng)不易控(kong)制.

　　在(zai)新(xin)型(xing)脫(tuo)氮工藝中(zhong)，厭氧(yang)氨(an)氧化(hua)工藝(Anammox)可以在(zai)自(zi)養(yang)型細(xi)菌厭氧氨(an)氧化(hua)菌(jun)(AnAOB)作用(yong)下(xia)，以CO2作為(wei)無(wu)機(ji)碳源(yuan)進行(xing)代謝生(sheng)長(chang)，以氨(an)為電子(zi)供(gong)體，亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)為電子(zi)受(shou)體，代謝產(chan)物為(wei)氮氣(qi)(陳(chen)重(zhong)軍(jun)等(deng)，2014)，反(fan)應(ying)方程(cheng)式(shi)為1NH4+ + 1.32 NO2- + 0.066 HCO3- + 0.13H+ → 1.02N2 + 0.26 NO3- + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O(周少奇(qi)，2006). 其可壹步同(tong)時(shi)去除(chu)2種形(xing)態(tai)的(de)氮汙(wu)染(ran)物(wu)，具(ju)有(you)很(hen)高的(de)容積(ji)效(xiao)能，而(er)且(qie)菌(jun)體對氨(an)氮和亞硝(xiao)態(tai)氮的(de)耐負荷(he)能力(li)強，適(shi)合(he)處(chu)理高氮濃(nong)度(du)、低C/N比廢(fei)水(王(wang)元月(yue)等，2013). 因(yin)此(ci)將Anammox反(fan)應(ying)和MFC耦合(he)進(jin)行(xing)同(tong)步脫(tuo)氮產(chan)電，具(ju)有(you)壹(yi)定的(de)應(ying)用價(jia)值(zhi)和發展(zhan)潛力.

　　Lee 等(deng)(2013)曾(zeng)在(zai)MFC反(fan)應(ying)器中引入部(bu)分(fen)厭(yan)氧(yang)氨(an)氧化(hua)菌(jun)處理高氨(an)氮含(han)量(liang)的(de)垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)，獲得(de)了(le)94%的(de)總氮去除(chu)率(lv)和12 mW·m-2的(de)輸出功率(lv)密(mi)度(du)，通(tong)過其(qi)與(yu)氨(an)氧化(hua)MFC的(de)對比，說明(ming)電子(zi)受(shou)體從(cong)硝酸(suan)鹽(yan)變(bian)為(wei)亞(ya)硝酸鹽(yan)後，MFC產(chan)能可以增(zeng)加50%. 謝作甫(fu)(2014)借(jie)助高錳酸鉀(jia)化(hua)學陰極成功啟動陽(yang)極型(xing)Anammox-MFC，輸(shu)出電壓為131 mV，總氮容積(ji)去除(chu)速率(lv)為(wei)1.64~2.38 kg·m-3·d-1，其(qi)同(tong)課(ke)題組(zu)張(zhang)吉強(2014)使(shi)用類(lei)似(si)反(fan)應(ying)體系(xi)探(tan)究了(le)Anammox在(zai)MFC中(zhong)的(de)電化學特(te)性(xing)，通(tong)過基(ji)質轉化(hua)實(shi)驗(yan)說明(ming)了(le)在(zai)NO2-的(de)存在(zai)下(xia)，Anammox菌可利用(yong)NH4+作為(wei)電子(zi)庫(ku)，展現(xian)出產(chan)電耦合(he)性(xing)，通(tong)過功能空(kong)間(jian)實(shi)驗(yan)說明(ming)其(qi)陽(yang)極生(sheng)物(wu)膜和陽(yang)極液(ye)中(zhong)懸(xuan)浮汙(wu)泥(ni)均(jun)具(ju)有(you)同(tong)步厭(yan)氧(yang)氨(an)氧化(hua)產(chan)電功能，其研究為(wei)本(ben)文(wen)提(ti)供了(le)壹(yi)定理論基(ji)礎.

　　目(mu)前(qian)基於(yu)Anammox反(fan)應(ying)的(de)脫(tuo)氮型(xing)MFC研究較(jiao)少，本(ben)實(shi)驗(yan)針對Anammox在(zai)MFC中(zhong)的(de)陽(yang)極和陰極2種(zhong)電化學耦合(he)機(ji)制，特(te)引入了(le)空(kong)氣(qi)陰極和厭氧(yang)降解(jie)乙酸鹽(yan)的(de)生物陽(yang)極，以避(bi)免(mian)化學陰極造(zao)價(jia)高、可持(chi)續能(neng)力弱、電極易受(shou)汙染(ran)的(de)缺(que)陷(xian)，並(bing)利用(yong)雙(shuang)室(shi)型(xing)MFC可隔離(li)陰陽(yang)極，提(ti)供相(xiang)互獨立(li)工作環(huan)境(jing)，易於(yu)控(kong)制反(fan)應(ying)條件(jian)的(de)特點，通(tong)過電化學關(guan)系(xi)建(jian)立Anammox-MFC耦合(he)系(xi)統(tong)，並(bing)探(tan)究其(qi)反(fan)應(ying)性能(neng)及(ji)機(ji)理.

　　2 材(cai)料(liao)與(yu)方法(Materials and methods) 2.1 實(shi)驗(yan)組(zu)設(she)置及(ji)實(shi)驗(yan)裝(zhuang)置

　　如(ru)表(biao) 1所(suo)示(shi)，實(shi)驗(yan)設(she)計(ji)4種MFC構(gou)型，菌體(ti)A為AnAOB菌(jun)，菌體B為乙酸鹽(yan)降解(jie)菌，其(qi)中a、b-MFC分(fen)別(bie)為陽(yang)極型(xing)和陰極型(xing)Anammox-MFC實(shi)驗(yan)組(zu);c、d-MFC的(de)設計旨(zhi)在(zai)與(yu)b-MFC對比，進(jin)行Anammox陰極與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)空(kong)氣(qi)陰極各(ge)方面(mian)性能(neng)的(de)比較(jiao)，同(tong)時(shi)探(tan)究乙酸鹽(yan)降解(jie)菌陽(yang)極對反(fan)應(ying)體系(xi)的(de)作用(yong). 其(qi)中，為了(le)保(bao)證(zheng)空(kong)氣(qi)陰極性(xing)能(neng)的(de)可比性(xing)，對a、c-MFC空(kong)氣(qi)陰極碳(tan)布(bu)材(cai)料(liao)靠(kao)近陰極液(ye)的(de)壹側塗(tu)抹0.5 mg·cm-2的(de)10%鉑(bo)碳(tan)催(cui)化(hua)層(ceng)(羅(luo)凈(jing)凈(jing)等(deng)，2016)，同(tong)時(shi)使(shi)空(kong)氣(qi)陰極液(ye)與(yu)其對應(ying)的(de)陽(yang)極液(ye)底(di)物濃度(du)相同(tong)，以避(bi)免(mian)質子(zi)交(jiao)換(huan)膜兩端電導率(lv)差別(bie)對實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)造成影(ying)響，並(bing)調節空(kong)氣(qi)陰極液(ye)初(chu)始pH為3.0，以促(cu)進其(qi)O2還原(yuan).