毕业论文——新型微生物电化学废水处理技术 (2)

题目 新型微生物电化学废水处理技术摘 要本论文基于 BES 的技术，研究了单室空气阴极 MFC 处理两类废水。分别为易处理的驱油液废水、联合西兴食品厂及李锦记食品厂废水，以及难处理的印染废水和机械炼油厂废水。MFC 处理驱油液废水，其处理周期约 23h，COD 去除率为 87%，功率密度为 24W/m3，周期产能密度达到 0.304kWh/m3。处理联合西兴废水，处理周期约13h，COD 去除率为 85%，功率密度为 18W/m3，周期产能密度达到 0.063kWh/m3。处理李锦记食品厂废水，处理周期约 34h，COD 去除率达 92%，功率密度为6.6W/m3，周期产能密度达到 0.230kWh/m3。印染废水由于其生物毒性，MFC 直接处理效果很差。采前处理技术先处理印染废水后，MFC 性能得到较大改善。MFC 处理机械炼油厂废水其效果较差，其原因可能是废水中悬浮物覆盖在电极表面，影响产电细菌在电极表面的附着。关键词：微生物电化学系统(BES)；微生物燃料电池(MFC)；处理实际废水；产电性能；处理效果；前处理AbstractThe paper introduces the use of two kinds of wastewater in the single-chamber air-cathode MFC processing based on BES. The Easy processing wastewater such as Flooding wastewater, United Xixing food factory wastewater and Lee Kum Kee Food Factory wastewater is one kind, and the wastewater difficult to treat such as printing and dyeing wastewater and mechanical oil refinery wastewater is the other.Using MFC to traet flooding wastewater, the treatment period is about 23h, the removal rate of COD is 87%, the power density is 24W/m3, cycle capacity density reached 0.304kWh/m3.When treating United Xixing food factory wastewater, the the treatment period is about 13h, the removal rate of COD is 85%, the power density is 18W/m3, cycle capacity density reached 0.063kWh/m3.And when treating Lee Kum Kee Food Factory wastewater, the the treatment period is about 34h, the removal rate of COD is 92%, the power density is 6.6W/m3, cycle capacity density reached 0.230kWh/m3.Because of its toxicity, the treatment that MFC treats printing and dyeing wastewater directly is not goog. Mechanical oil refinery wastewater, MFC is not efficent for its treatment. When the dilution ratio of this wastewater is low, its internal COD degradation is not related to microbial electrochemical action.Keywords: bioelectrochemical system(BES)microbial fuel cell(MFC)actual wastewatertreatmentproduction of electricitytreatment efficiencypretreatmentii目 录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 绪论 .11.1背景介绍 .11.2以往的研究 .11.3最新的研究成果 .21.4本文内容 .2第二章 实验装置及分析测试技术.32.1实验仪器与材料 .32.1.1实验仪器 .32.1.2实验试剂 .32.1.3实验电极 .42.1.4溶液配制 .42.1.5实验废水 .52.1.6实验接种物 .52.2实验装置 .52.2.1实验 MFC 反应器 .62.2.2实验系统的构建和运行 .62.3电化学分析方法与技术 .72.3.1MFC 输出电压采集 .72.3.2MFC 功率密度的测定 .72.3.3库伦分析法 .82.3.4周期产能及周期产能密度计算 .92.3.5电极电位测量 .92.4水质分析方法 .102.4.1水样 COD 测定 .102.4.2COD 去除率 .102.4.3水样性质测量 .102.4.4废水处理周期计算 .102.5MFC 评价指标 .112.5.1废水处理效果评价指标 .11iii2.5.2产电性能评价指标 .11第三章 实验方法与实验流程.123.1微生物电化学系统处理易处理类废水研究 .123.1.1MFC 的启动研究 .123. 1.2 MFC 废水处理效果及产电性能研究 .133.2微生物电化学系统处理难处理类废水研究 .143.2.1MFC 的启动研究 .153.2.2预启动 MFC 及前处理废水技术对 MFC 处理难降解类废水性能改善的研究 .153.2.3预启动 MFC 直接运行废水研究 .16第四章 微生物电化学系统处理易处理类废水技术 .184.1MFC 的启动结果 .184.1.1接种废水启动结果 .184.1.2废水原水直接启动 MFC 结果 .194.2MFC功率密度曲线 .224.3MFC废水处理效果及产电性能结果 .234.3.1MFC 处理驱油液废水 .234.3.2MFC 处理联合西兴食品厂废水 .254.3.3MFC 处理李锦记食品厂废水 .264.4MFC 处理易降解类废水结果总结 .28第五章 微生物电化学系统处理难处理类废水技术 .305.1MFC 的启动结果 .305.1.1印染废水接种启动 .305.1.2机械炼油厂废水接种启动 .305.1.3稀释 10 倍机械炼油厂废水直接启动 MFC .325.1.4废水启动实验结果分析 .335.2预启动 MFC 运行结果 .335.2.1印染废水 .335.2.2前处理印染废水 .355.2.3机械炼油厂废水 .355.2.4前处理机械炼油厂废水 .385.3MFC 处理难降解类废水结果总结 .39第六章 结论 .40参考文献 .42iv致谢43v浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术第一章 绪论1.1 背景介绍能源短缺和污染治理是21世纪人们面对的两大严峻问题。在废弃物处理中，治理废水无疑是非常重要的一部分。工业废水和生活污水，用传统技术处理通常伴随着能耗大、见效慢、处理率低、技术要求高、污泥产生多等不同的问题。而自二十世纪九十年代起，微生物燃料电池技术（MFCs）和微生物电解池技术（MECS）快速的发展，为废水的处理提供了新的思路。由于在兼顾废水处理效果的情况还注重产电带来的产能回收，因此一个更合适的术语，生物电化学系统（BES）被推出。MFC技术其运行条件简单，步骤不复杂，而且MFC部分能做到产电，以降低整体能源消耗，是一种具有很大潜力的新型废水处理技术。有评估显示，污水处理厂处理的现有废水中含有9.3倍于污水处理所消耗的能量1。如能利用，将节约大量的处理成本，并创造可观的经济收益。当然，虽然微生物电化学废水处理技术，具有着巨大的潜力，但是目前由于诸多技术原因，这种技术还处于不成熟的阶段。如何提高其库伦效率、处理速度、产电性能，扩大其规模，维持其稳定运行等都是需要进一步研究或优化的问题2。尤其由于废水其组成复杂性，废水成分对于微生物燃料电池性能的影响的研究仍然处于起步阶段。本研究的目的是通过对不同种类污水的进行实验，MFC 处理实际废水的效果。对于易处理废水，关注其产电性能和处理效果，对于难处理难降解废水，一方面分析其处理困难的原因，另一方面关注如何改进处理方法以获得更好的处理效果。1.2 以往的研究微生物燃料电池是以微生物为催化剂，将储存在有机物中的化学能转化为电能的装置。在 20 世纪 80 年代后期，电子转移介体的应用使得微生物燃料电池其1浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术输出功率有了大幅提高，极大的促进了相关方面的研究。宾夕法尼亚大学的 BruceE Logan 课题组就 MFCs 处理市政废水方面进行了深入研究，在 2007 年将输出功率提高到了 2400mW/m2。马萨诸塞大学的 Derek R Lovley 课题组则成功找到了不需要电子转移介体的产电菌。韩国大学 Buyung Hong Kim 制造出无需胞外电子介体的 MFCs，美国工程院院士亚利桑那州立大学的 Bruce Rittmann 研究了生物膜中的电荷传递机理。上述研究对于 MFCs 的进一步应用研究带来了很大的帮助。至此，MFCs 已经成为新能源领域以及污染处理领域的新热点。1.3 最新的研究成果目前关于 MFCs 处理实际废水的研究，主要集中在几个方面。一是研究如何使用 MFCs 处理传统微生物电化学技术难处理、难降解的废水。二是研究如何扩大反应器，将 MFCs 实用化，创造出一项可以用来直接处理实际废水的技术。三是探究 MFCs 中微生物电化学反应的具体原理，期望弄清其反应细节以指导MFCs 的相关研究。四是从生命科学角度着手，以产电微生物作为研究对象，期望对其进行改良，以获得更好的产电微生物群落，提升 MFC 性能、1.4 本文内容本文为使用微生物电化学系统处理实际废水的研究。主要研究对象为易处理易降解的废水，如驱油液废水、李锦记食品厂废水、联合西兴食品厂废水，以及难处理难降解类别的废水，如印染废水和机械炼油厂废水。对于易降解类废水，主要针对其 MFC 处理时的性能进行研究，探求其最大功率密度、最快处理速度、最大产能、电能回收率、COD 去除率等废水处理的关键参数。以此来知道 MFC 处理该类废水的进一步研究。而对于难处理难降解类的废水，对其进行 MFC 处理实验，如若其处理性能不好，则研究 MFC 不能很好处理这两种废水的原因。并对废水进行前处理，以改善其 MFC 中运行性能。最后总结实验结果，对 MFC 处理不同废水情况作整理。2浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术第二章 实验装置及分析测试技术2.1 实验仪器与材料2.1.1 实验仪器本实验，在实验材料制备阶段使用了高温烘箱制备所需电极。在实验进行阶段使用了数据采集测量仪实时监测反应器电信号，使用 COD 消解仪及分光光度计的 COD 值，使用 PH 计及电导率计测量水样 PH 质及电导率情况。主要仪器见表 2.1表 2.1实验所需主要仪器仪器型号生产公司数据采集记录仪2701美国吉士利仪器公司数字式消解器DRB200美国哈希公司便携式分光光度计DR2800美国哈希公司移液枪TopPette大龙兴创实验仪器(北京)有限公司(DragonLab)电子天平JA2003上海上平仪器有限公司PH 计LE438美国梅特勒-托利多公司电导率计LE703美国梅特勒-托利多公司2.1.2 实验试剂实验需用试剂见表 2.23浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术表 2.2实验所需主要试剂试剂纯度生产厂家无水乙酸钠分析纯国药集团化学试剂有限公司十二水合磷酸氢二钠二水合磷酸二分析纯国药集团化学试剂有限公司氢钠氯化铵分析纯国药集团化学试剂有限公司氯化钾分析纯国药集团化学试剂有限公司COD 快速试剂美国哈希公司2.1.3 实验电极实验用阳极为碳刷。碳刷直径2.5cm,长2.5cm,钛丝为刷芯。使用前用清水清理干净，然后放入异丙醇溶液中浸泡24小时，空气中干燥后在程控式烘箱中450高温下加热1小时。安装入反应器之前，要先对碳刷侧面进行修剪以防止其过长触碰阴极造成短路。实验室使用阴极为本实验室自制，具体制备工艺见文献报道。2.1.4 溶液配制实验中所用溶液为含有 PBS 缓冲液、矿物质溶液基质的溶液。配方分别见表 2.4、2.5。实验中使用矿物质溶液为实验室配方。PBS 缓冲液及矿物质溶液配水为去离子水。基质溶液其配水为前述配置好的 PBS 缓冲液。表 2.4 实验用磷酸盐缓冲液（PBS）配方成分浓度Na2HPO412H2011.466g/LNaH2PO42H202.75g/LNH4Cl0.31g/LKCl0.13g/L表 2.5 实验用基质溶液配方成分浓度4浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术无水乙酸钠2g/L矿物质溶液12.5mL/L2.1.5 实验废水本实验测试的废水为驱油液废水、联合西兴食品厂废水、李锦记食品厂废水、印染废水、机械炼油厂废水等 5 种。其中联合西兴食品厂废水、李锦记食品厂废水、驱油液废水其 COD 较低，生物毒性小，从数据上看易于在传统 MFC 中进行处理3。而印染废水则是属于COD 较高，生物毒性大，自然降解效果差的废水4。机械炼油厂废水，其成分极其复杂，原水 COD 很高，自然降解效果很差。实验中所使用废水的具体参数见下表 2.6表 2-6 实验用废水参数废水来源PH电导率COD颜色浊度气味（mS/cm）（mg/L）联合西兴食约 6.74约 1.964约 1540暗绿有悬浊物不明显品厂废水李锦记食品约 6.95约 1.045约 1234浅乳白色浑浊污泥臭味厂废水驱油液废水约 7.50约 9.44约 1360透明有悬浊物不明显印染废水约 9.1约 10约 9500暗红色有悬浊物不明显机械炼油厂约 5.7约 35约 20000乳黄色有大量悬不明显废水浊物2.1.6 实验接种物本实验，在 MFC 启动过程中，需要使用一种富含微生物的溶液来为反应器接种。因此，使用实验室接种瓶倒出液作为接种液。该接种瓶微生物，初始取自某污水处理厂污泥中，经由实验室长期培育驯化而得，为一杂菌体系。2.2 实验装置5浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术2.2.1 实验 MFC 反应器本实验使用的反应器为单室空气阴极反应器5。主腔体材质为塑料，内腔为圆柱形，内径 3cm。反应器阳极为碳刷，置于腔体正中，碳刷根部由腔体侧部小孔穿出，接下来用胶密封小孔其余部分以保证水密性。阴极使用泡沫镍阴极，其表面有碳粉侧朝向阳极，另一边与空气接触。然后使用玻璃纤维紧贴阴极放置，以将阴阳极隔开。并于玻璃纤维与阴极间插入一细钛片，目的是反应器工作时导出阴极电流来连接外电路。反应器最外侧为两个塑料板，其中打孔塑料板置于阴极侧，另一块板置于另一侧，最后用螺钉将其与主腔体连接在一起紧固，使用垫片垫圈保证水密性。已组装好的 MFC 反应器，在其良好运行状态有效容积为14mL6。组装好的 MFC 反应器，其实物图见图 2.1。图 2.1 MFC 反应器实物图2.2.2 实验系统的构建和运行实验中，使用单室空气阴极 MFC 作为废水处理的主体，反应器外接电阻以构成闭合回路。在实验进行过程中，使用数据采集仪实时监测反应器外接电阻电压，并以此为依据判断反应器运行情况。由于实验过程中反应器发生作用的主体是微生物产电过程，因而给产电细菌提供一个稳定的温度环境十分必要。系统需要一个稳定的恒温体系，因此实验中6浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术反应器除必要的换水时间外，皆放置于 30恒温室中运行。整个系统的示意图如图 2.2图 2.2 MFC 系统运行示意图2.3 电化学分析方法与技术2.3.1 MFC 输出电压采集由于 MFC 中微生物的产电过程是满足随着底物浓度变化趋势的微生物莫若方程，并且是定向过程，因此可以认为 MFC 反应器输出的是直流电压。MFC 反应器的电压参数包括开路电压和工作电压。开路电压指 MFC 没有外接电阻时的阴阳极电势差，而工作电压指 MFC 外接电阻构成回路后其阴阳极两端的电势差。本实验中，对 MFC 反应器外接电阻分压，并使用数据采集仪实时监测外接电阻的电压，每 20 分钟记录一次电压数据，并经由设定好的程序输入 EXCEL表格中，用 EXCEL 表格记录不同通道的电压数据。2.3.2 MFC 功率密度的测定为了得出反应器的产电性能以及其最佳运行工况，需要对其功率密度进行测定，并绘制功率密度曲线。由于本实验中生物生长的阳极为碳刷，其表面积难以测定，更由于生物生长情况不同而差异很大，故实验中使用单位体积功率作为 MFC 功率密度的衡量指标，既是反应器功率除以反应器有效容积。7浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术计算公式如下= = 2（2-1）式中：I流过回路的电流（单位为 A）U反应器该周期阴阳极两端的电压的周期稳定最大值（单位为 V）V反应器有效容积（单位为立方米），R 为反应器外接电阻阻值（单位为）由于电池的输出功率与其内阻有关，一般认为当其内阻等于回路中外阻时，其输出功率达到最大值。因此，使用稳态放电试验测其极化曲线。当反应器其输出电压达到周期稳定最大值时，将其外接电阻从 1000逐步降低，每次降低电阻后等待其输出电压达到稳定，测量其输出电压，并利用上式计算其功率。持续降低外接电阻，直到其功率密度结束上升过程开始下降为止。反应器换水后的第二周期，由该点电阻开始，逐步增大电阻，再进行一次功率测定，直至电阻升至 1000。由此计算出其功率密度曲线，并由此推断出电池内阻。2.3.3 库伦分析法MFC 的库伦效率（CE）表示整个系统对外输出能量的能力与固有能量的比值，即为微生物电化学过程产电电子量比上基质降解量对应电子量的比值。可以利用库伦效率表征微生物燃料电池其基质有机能的电能回收率7。其计算公式如下=1（2-2）式中：Uti 时刻 MFC 的输出电压，单位为 VR外电阻阻值，单位为F法拉第常数，其为 96485 C/molB1mol COD 所对应的电子数，等于 4 e-mol/molSCOD 去除浓度，单位为 g/LV使用基质体积，单位为 LM为氧分子量，等于 32 g/mol8浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术2.3.4 周期产能及周期产能密度计算周期产能量即 MFC 在一个周期时间内对外的能量输出。本实验中为 MFC对外接电阻的输出功。计算公式如下= 2 （2-3）式中：U外接电阻两端的电压，等同于 MFC 阴阳极两端的电位差，单位为 VR外接电阻阻值，单位为1200s。计算结果即为估算的 MFC 一周期的能量产能量。周期产能密度则为 MFC 一周期的能量输出量与其有效容积的比值。计算公式如下= (2-4)式中：WMFC 一周期的能量输出量，单位为千瓦时V反应器的有效容积，本实验中均为 14mL。2.3.5 电极电位测量实验中使用参比电极测量 MFC 中阴极电位与阳极电位，以此来判断 MFC的运行状态，以及判断阴阳极是否具有良好的性能。方法为选取一个已经校正好的参比电极，在反应器运行过程中正直插入其溶液中，用万用表测量参比电极与MFC 阴极以及阳极导出端之间的电势差。反应器的输出电压等于参比电极测试出的阴极电位与阳极电位的电位差。其计算公式如下= (2-5)式中：UMFC 阴阳极两端的电位差，单位为 mVC参比电极测量出的阴极电位，单位为 mVA参比电极测量出的阳极电位，单位为 mV9浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术2.4 水质分析方法2.4.1 水样 COD 测定实验中要通过测量 MFC 的进水与出水的 COD（化学需氧量）来判断其废水处理效果，由于废水种类较多，故使用快速消解分光光度法测量。因此使用美国哈希公司的水质分析系统测量进水与出水的 COD。具体方法为取 2mL 待测溶液放入管装 COD 快速试剂中，手动将其摇匀，然后放入 DRB200 型 COD 消解仪中，于 150下加热 120min。接下来取出 COD 管，待其自然冷却到室温，擦拭外管壁至其无影响透光性的污渍。在 DR2800 型分光光度计中插入标准水样确定其零位，然后插入冷却至室温后的 COD 管，使用分光光度计内置程序读出其 COD 值，单位为 mg/L O2。最终 COD 结果为 3 次偏差较小的读数取其平均值。由于实验中废水 COD 可能会很高，超过分光光度计量程，因此对于高 COD 废水，一般使用去离子水稀释若干倍后，再取两毫升加入到 COD 快速试剂中。测量结果乘以稀释倍率则为待测水样的实际 COD 值。2.4.2 COD 去除率以快速消解分光光度法测量 MFC 进水的 COD（CODi）以及反应一周期后出水的 COD(CODe)浓度。则 COD 去除率计算方法为COD 去除率 =（CODi- C0De）/ CODi 100% (2-6)式中：CODi进水 COD 浓度，单位为 mg/L O2CODe出水 COD 浓度，单位为 mg/L O22.4.3 水样性质测量实验中需要测量进出水的性质变化。因此使用 PH 计与电导率仪测量其进出水的 PH 与电导率（单位为 mS/cm）。测量方法为取待测水样置于 25水浴锅中维持恒温，将 PH 计与电导率计探头插入溶液中，按测量键，待其读数稳定后，其显示值为当前水样在 25下的 PH 值与电导率。2.4.4 废水处理周期计算10浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术实验中，在 MFC 中基质消耗达到一定程度时，需要对 MFC 进行换溶液操作。实验中，外接 1000电阻 MFC，其输出电压降至 50mV，则需要对其换溶液。外接 300电阻对应需要换溶液的输出电压为 15mV，外接 200电阻对应10mV,外接 100电阻对应 5mV。而废水处理周期则为从换溶液开始，至反应器输出电压降至对应需要再次换溶液电压时，所经过的时间。可以用该指标表征MFC 对该种溶液的处理速度。若在一个周期内，其输出电压较低未增长到需要换溶液的对应电压，则根据实际情况分析其换溶液时机，一般选择在其输出电压下降后换溶液或以某个固定时间间隔为周期对其换溶液。2.5 MFC 评价指标由于本实验的目的是使用 MFC 来处理实际废水，因此如何评价其处理效果是至关重要的。本文主要从产电性能和污水处理效果两个角度入手，评价 MFC对于实际废水的处理性能。2.5.1 废水处理效果评价指标本实验中主要使用 COD 去除率及处理周期作为评价废水处理效果的评价指标8。COD 去除率越高，则废水处理效果越好，处理周期越短，则废水处理速度越快。2.5.2 产电性能评价指标本实验中使用反应器的功率密度、周期产能密度和库伦效率来衡量 MFC 的产电性能。MFC 的功率密度越高，则代表该反应器运行峰值的产电能力越强。而周期产能密度越高，则代表着 MFC 在处理该种污水时一个完整周期的产能效果越好。最后库伦效率用来评价 MFC 的有机能能量回收率。本文将综合以上三个部分数据来评价 MFC 处理实际废水时的产电性能。11浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术第三章 实验方法与实验流程本次实验为微生物电化学系统处理实际废水的研究。在实验中，使用 MFC进行了针对易降解类废水如驱油液废水、联合西兴食品厂废水、李锦记食品厂废水，以及难降解类废水如印染废水、机械炼油厂废水的研究。若使用 MFC 处理该种废水的性能良好，则着重探求其最佳处理效果和产电性能，如处理周期、COD 去除率、电子回收率、功率密度、周期产能密度等参数。若在实验中，MFC处理该种废水的性能很差或不能处理，则着重研究如何改进实验方法及工艺流程以处理该种废水。因此本实验分为微生物电化学系统处理易降解、易处理类废水研究及微生物电化学系统处理难处理类废水研究两大部分。3.1 微生物电化学系统处理易处理类废水研究联合西兴食品厂废水、李锦记食品厂废水、驱油液废水等，具有生物毒性小、基质易被微生物分解利用等特点，因此以此类废水为基质的 MFC 普遍容易启动成功，且其废水处理效果和产电性能一般比较好。因此本实验在接种启动 MFC这种常规方法的基础上，增加了不进行接种直接原水启动 MFC 的实验。3.1.1 MFC 的启动研究MFC 在成功启动的情况下，其废水处理能力和产电能力才会得以完全发挥。因此在探究其废水处理能力前，先要研究清楚其在不同条件下的启动情况。如何尽可能以简单快速的方法启动 MFC 是本小节研究的内容。3.1.1.1 接种废水 MFC 启动研究本次使用的废水原水分别为驱油液废水原水、联合西兴食品厂废水原水与李锦记食品厂废水原水。选取若干组装好的水密性良好的单室空气阴极反应器。，将接种液与废水原水 1:1 混合，灌入反应器中，塞紧反应器胶塞。选取若干反应器，每两个互为平行对照组，用于测试一种废水。如上述操作进行 MFC 启动。对 MFC 反应器分别加入混合上文 2.1.6 章节所述接种瓶倒出液的驱油液废水原水，以及同样方法配置出的混合接种液的联合西兴食品厂废水和混合接种液的李锦记食品厂废水。MFC 外接 1000电阻，置于 30恒温室内。将 MFC 分别接入数据采集仪，12浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术实时监测其输出电压变化。并依照上文所述方法在输出电压降至 50mV 后使用废水原水对其进行换溶液，并测量其出水的 COD、电导率与 PH。若其在几个周期后电压峰值达到稳定，且临近周期输出电压曲线重复，则可以认为其启动完成。3.1.1.2 废水原水直接启动 MFC 研究为研究废水原水启动 MFC 的效果，进行更进一步实验，尝试直接使用废水原水来启动 MFC，实质为利用废水原水中原生的微生物群落对反应器进行接种，测试其启动情况。废水原水直接启动实验，除 MFC 启动时，初次加入溶液即从混合接种液的废水原水改为直接使用废水原水外，其它实验方法与接种废水启动实验完全相同。分别用联合西兴食品厂废水、李锦记食品厂废水和驱油液废水进行原水直接启动实验。观察其启动情况。由于驱油液废水其启动速度较慢，至截稿日其仍然在启动过程中，故实验无法给出更进一步的结论，只能等待后续实验补足。3. 1.2 MFC 废水处理效果及产电性能研究在 MFC 启动情况良好的情况下，为获得更好的废水处理效果和产电性能，尝试让 MFC 使用更小的外接电阻，在大电流下工作，以培养生物膜对大电流的耐性。测量 MFC 的功率密度曲线，记录不同外接电阻下其输出电压曲线、进出水 COD 等数据，分析其在不同外接电阻下的废水处理效果和产电性能，以探求MFC 处理该种废水的最佳工作状态。3.1.2.1 MFC 处理驱油液废水由于实验中，驱油液废水原水直接启动 MFC 速度很慢，因此关于该种废水的 MFC 处理效果及产电性能的实验，主要针对使用混合接种液的驱油液废水启动的 MFC 进行。第一个周期接种完成后，后续周期换溶液都只使用驱油液废水原水。待其在1000下运行若干周期达到稳定后，将外接电阻改换为 100，测试其对大电流的承受能力。若其能承受大电流，对 MFC 进行功率曲线测定，并改换 MFC 外电阻至最佳工作状态。在上述过程中，记录不同外接电阻下不同周期的进出水COD，以判断其废水处理性能。13浙江大学本科生毕业论文新型微生物电化学废水处理技术3.1.2.2 MFC 处理联合西兴食品厂废水使用混合接种液的联合西兴废水启动 MFC，第二周期后换溶液只是用废水原水。待其在 1000下启动成功并平稳运行若干个周期后，改换 100电阻，培养其对大电流的承受能力。若其能承受大电流，对 MFC 进行功率曲线测定，并改换 MFC 外电阻至最佳工作状态。在上述过程中，记录不同外接电阻下不同周期的进出水 COD，以判断其废水处理性能。联合西兴食品厂废水 MFC 在改换电阻后性能会变得不稳定，且其周期很短，通常输出电压峰值只能位置几十分钟，因此无法用 2.3.2 章节方法准确测出其功率曲线。本实验采用方法为，对 MFC 外接不同阻值电阻，待其运行稳定后通过其输出电压曲线峰值计算其最大输出功率密度，简单判断其最佳工作状态。由于实验时间不足等原因，虽然使用联合西兴食品厂废水原水启动 MFC 成功，但是未能进行更进一步的测试，需要后续实验来完善。3.1.2.3 MFC 处理李锦记食品厂废水使用混合接种液李锦记废水启动 MFC，第二周期后换溶液只用原始废水。待其在 1000下启动成功并平稳运行若干周期后，改换 100外接电阻，培养其对大电流的承受能力。若其能承受大电流，对该 MFC 进行功率曲线测定，并改换 MFC 外电阻至最佳工作状态。在上述过程中，记录不同外接电阻下不同周期的进出水 COD，以判断其废水处理性能。3.2 微生物电化学系统处理难处理类废水研究除了那些可以快速有效处理的易降解类废水外，实际上还存在着许多难降解、难处理的废水，比如前文提及到的印染废水和机械炼油厂废水。印染废水的具有水量大、有机污