目前正在預(yù)審中的一篇論文將發(fā)表在《水研究》雜志上，該論文介紹了使用微生物燃料電池進(jìn)行廢水處理和能源生產(chǎn)的研究，這兩個重要的工業(yè)部門在可持續(xù)性和綠色證書方面都有改進(jìn)的余地。

　　從生活污水處理中回收能源

　　廢水流出物中所含的生物質(zhì)有可能被用于新產(chǎn)品和能源生產(chǎn)目的。每年產(chǎn)生3000億立方米的生活廢水，其中約6000億千瓦時的能量被鎖在這種寶貴的可再生資源中所含的有機(jī)物中。

　　從廢水中回收能源為實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，以及幫助降低廢水處理過程的相關(guān)成本提供了機(jī)會。

　　*近，對微生物燃料電池的工業(yè)應(yīng)用的研究越來越多。這些創(chuàng)新設(shè)備通過有機(jī)物的氧化來發(fā)電，在這個過程中利用產(chǎn)電細(xì)菌。細(xì)菌被固定在陽*上，并與燃料電池陰*處的氧還原反應(yīng)相結(jié)合。

　　目前對微生物燃料電池的研究主要局限于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器。此外，研究主要集中在使用合成廢水，這并不代表典型的現(xiàn)實(shí)世界廢水。處理實(shí)際廢物流的微生物燃料電池的中試示范越來越緊迫。如果要在商業(yè)規(guī)模上實(shí)施該技術(shù)，這些都需要顯示足夠的性能。

　　工業(yè)應(yīng)用微生物燃料電池設(shè)計(jì)的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是可擴(kuò)展性。這是因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)密集的電*填充，同時增加反應(yīng)器的容量以使其性能*大化。

　　如果在放大過程中不保持電*的比表面積，則體積功率密度會受到嚴(yán)重影響。保持足夠的電*填充需要能夠承受高水壓的電*，以避免陰*及其腔室的溢流。

　　以前的中試規(guī)模微生物燃料電池僅限于廢水曝氣過程。這個過程對于廢水處理和能量回收來說是不可取的，因?yàn)樗牧颂幚韽S所用能量的一半。

　　直接空氣陰*可以減少能源需求，但到目前為止，在微生物燃料電池中對該技術(shù)的研究一直具有挑戰(zhàn)性。增加反應(yīng)器的體積和電*尺寸會導(dǎo)致陰*和陰*室的泄漏和溢流。迄今為止，*大的直接空氣陰*反應(yīng)器使用了昂貴的貴金屬催化劑，這大大增加了試點(diǎn)項(xiàng)目的資金成本。

　　*近，一種在窗玻璃結(jié)構(gòu)中利用活性炭的新型陰*，陰*包含在不銹鋼框架中。與傳統(tǒng)陰*相比，陰*可以承受更高的水高度，并產(chǎn)生類似于較小的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模微生物燃料電池的*大功率密度。

　　研究中開發(fā)的微生物燃料電池包含多面板陰*，每個陰*都有十五個活性炭陰*面板。這種新型電池在美國賓夕法尼亞州托比漢納軍用倉庫產(chǎn)生的生活廢水中進(jìn)行了測試。陰*的總表面積為20m2，微生物燃料電池的總體積為850升。

　　燃料電池安裝在現(xiàn)場已經(jīng)存在的廢水處理設(shè)施中。來自微生物燃料電池的流出物用作生物過濾單元的流入物。這用于進(jìn)一步處理廢水，以達(dá)到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。組合的微生物燃料電池和生物過濾系統(tǒng)被集成到一個廢水處理裝置中，每分鐘可以處理和處理高達(dá)3.79升的生活和工業(yè)廢水。

　　新型微生物燃料電池的*終電*填充密度與使用較小的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的填充密度相當(dāng)。即使使用較大的反應(yīng)器，電子填充密度的損失也低于6%尺寸，展示了新型燃料電池設(shè)計(jì)的性能。

　　作者開發(fā)的廢水處理系統(tǒng)在六個月內(nèi)進(jìn)行了評估，并評估了其在各種運(yùn)行模式下的水質(zhì)、能源生產(chǎn)和能源消耗的性能。

　　反應(yīng)堆中間的模塊產(chǎn)生的電流是其他位置模塊的四倍。該反應(yīng)器設(shè)法去除了廢水中90%的化學(xué)物質(zhì)和99%的細(xì)菌。

　　論文中提出的中試規(guī)模微生物燃料電池反應(yīng)器為該技術(shù)提供了一條潛在的前進(jìn)道路，表明它可以集成到當(dāng)前的生活和工業(yè)廢水處理基礎(chǔ)設(shè)施中，同時有效地處理廢水和產(chǎn)生能量。