发布时间 : 星期五 文章先进污水处理与污水发电技术更新完毕开始阅读8aa24fd4050876323112122a
“先进污水处理与污水发电”课题调研报告
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（联系方式：xxxxxxxxxxx 电子邮箱：xxxxxxxxxxx） 摘要：
随着科学技术的发展和政府对环境治理重视度的加大，我们必须对污水处理与利用加大力度，我们紧贴课程的主题，研究了当今污水处理的先进技术，以及用污水生产一些工业原料的方法。从当今比较热门的一项研究中的技术着手，即“污水发电”技术，其中的核心便是微生物燃料电池，通过研究微生物燃料电池来探索污水发电的原理以及这项技术的优缺点和应用前景等。课题组通过图书，网络，期刊获得了相关资料，并且咨询了有关方面的老师，经过自己的总结完善之后将成果进行了展示。
Along with the development of science and technology and the government environmental management attaches great importance to the degree of increase, we must be stepped up efforts to the sewage treatment and utilization.We close to the course, the theme of today's advanced technology of the wastewater treatment is studied, and use the method of sewage production of some industrial raw materials.By studying the principle of microbial fuel cells to explore the power and the advantages and disadvantages of the technology and application prospect.Team through books, network, periodical got related information, and consulting the relevant aspects of the teacher, after his own summary
perfect will result in the display. 报告正文：
自从工业革命以来，随着工业的进步，污染也大量随之而来，水，气，固废，噪声，电磁污染等等层出不穷，历史上大多都是先污染后治理，然而在发达国家，他们已经走过这条道路，已经有了比较发达的技术，然而我国现在正是大力发展的时期，污染随之而来，这就要求我们在发展的同时全面提高污染的防治工作，提高对环保的重视程度，并且发展技术，创新技术。
目前我国正在大力加快城市化的进程，在这个过程中，城市人口越来越多，人口密度越来越大，每个城市的生活污水集中处理的量是十分巨大的，污水处理又是相当耗能的一项工程，基于当前情况，我们发现在污水的处理过程中，微生物的作用是显而易见的，就是这些我们平时感觉的不到的“小东西”却在为我们做出这么巨大的贡献。随着污水处理技术的进步，我们想的不仅仅是如何将污水处理达标之后排放入水体，而是我们怎样去利用这些污水，变废为宝呢？其实途径还是比较多的，所谓废物只是另外一种资源出现在了错误的时间和错误的地点。
美国每年要处理家用废水46万亿立升，耗费高达250亿美元，所需要的电能(主要用于通风)占全国消耗总电能的1.5%.利用污水发电主要有两个途径：第一是通过一些产甲烷或者产氢细菌分解污水中的有机物，生产甲烷气体或者氢气，通过管网输送到热电厂进行发电。第二是用微生物燃料电池处理废水，可以将处理废水所需的大部分能
量节省下来。[1]利用这样一个微生物燃料电池装置处理一家大型食品加工厂的垃圾，可以产生足以供应900户家庭用电。据Logan说，微生物燃料电池可以减少晾干废水中活性淤泥的成本，用电量减少一半，而产生的需处理的固体物质则减少了50～90%。
污水发电的核心是“微生物燃料电池（MFCs）”。燃料电池是一种将化学能转化为电能的电化学装置，其机理是凭借其阳极催化剂的强电离能，通过消耗阴极的燃料物质如氢气、甲烷等，进行氧化反应从而产生电流。而为生物燃料电池（MFC)的独特之处在于，它不需要传统燃料电池所使用的金属阳极；相反，它利用微生物使有机物氧化分解，并将电子传递到阳极。由于微生物对各种类型有机物的适应性，使得MFC成为一种理想的可持续的生物发电技术。
构成微生物燃料电池有几个必要条件：电极，电解质，微生物，电子流动，电子介体等，每一个组成部分对燃料电池的发电都有至关重要的影响。MFC反应器分反应器分为阳极室和阴极室，两室用质子交换膜分隔开。质子交换膜只允许质子通过，不允许电子通过。阳极室内，底物被微生物代谢，生成产物的同时进行呼吸链电子转移。电子可被介体传递到阳极，经过外电路，转移到阴极。在有膜和溶解性电子介体辅助时，微生物代谢的电子受体由自然条件下的氧气和硝 酸盐等可溶性受体转变为石墨和铂片等不溶性受体。生成的质子通过交换膜进入阴极室。阴极室内，质子和氧在阴极表面接受电子反应生成水。这一过程中。在阳极室内进行有机物降解的同时电子经过外电路传输形成电流。
阳极反应：C6H1206+6H20_+6C02+24e一+24H+ 阴极反应：602+24e+24H+-—12H20
胞外电子转移为mfc提供了电子转移的方式，其中纳米导线的发现更是证明了这一点理论。所谓纳米导线，[2]最初是由Lovley发表在《自然》杂志上的文章中提出的，它是细菌通过生化反应合成的附器，并具有传送电子的能力，而细胞呼吸可能会使用这些绝缘纳米导线，其最初的支持证据来源于测量纳米导线Z平面电导率的实验（测量纳米导线的直径）。最近也有研究发现，沿着纳米导线的生长方向，奥奈达希瓦氏菌MR-1产生的纳米导线体现出了非线性电子传输属性。然而究竟MFC为什么能发电呢？[4]主要是有一下三个理论：第一条最充分的理由就是细胞的呼吸过程需要金属氧化物的参与，很多细菌在发生呼吸作用时，能从细胞色素末端的氧化酶处释放电子，同时将胞外的高价离子还原成可溶性的低价离子，第二，电子能在细胞之间直接传递，不需要中间媒介，比如“纳米导线”这一途径。研究人员已观察到发酵细菌（Pelotomaculum thermopropionicum）产生了很粗的类似伞毛的导电附属物，并通过这些导电附属物使之与混合培养物中的甲烷微生物连接在一起，这是细胞间电子传递的直接佐证。在其他环境下，人们也观察到了电子直接传送进细菌的现象。MFC里细菌在阳极繁殖，分解有机物产生电子，氧气在阴极（即生物阴极）作为电子受体的则被还原。阴极区进入细菌内的电子比氧还原所需的电势高，故在这个反应过程中细菌获得了能量。生物阴极也用于硝酸盐还原和产出氢气。因此，微生物同时接收和释放电子的事实证明，