人工湿地复合生物燃料电池强化尾水脱氮研究进展

摘要：将人工湿地和生物燃料电池耦合，构建了强化尾水脱氮的复合系统。本文总结了人工湿地复合生物燃料电池技术的脱氮原理，分析了不同条件对脱氮的影响，根据文献调研，阐述了生物燃料电池存在问题且今后实际应用的发展。

关键词：人工湿地；生物燃料电池；脱氮

Research on enhanced nitrogen-removing in microbial fuel cell

coupled with constructed wetlands

Abstract:An innovation design of constructed wetland integrated with microbial fuel cell was used for enhancing nitrogen-removing in tail water.The principles of nitrogen removal were summarized in this passage.Impacts under different conditions by CW-MFC in wastewater were analysed.According to the investigations，the problems related to the system and the prospect in application were discussed.

Keyword:constructed wetland；microbial fuel cell；ntrogen-removing

1. 引言

随着社会经济的发展，当今全球面临着水环境污染和能源危机两大难题，因此水处理技术以及处理过程中产能的有机结合深受人们关注。人工湿地（Constructed Wetland，CW）作为环境友好的水处理生态系统，利用根系植物的吸附、吸收作用，土壤、碎石、砂粒等其他基质的沉淀、过滤作用，以及土壤微生物在不同环境下的分解、矿化作用去除水中污染物。人工湿地具有它独特的优势，即不需要能源的投入就能得到优质出水，降低运行费用，从而得到广泛的关注。生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种将化学能转化为电能的新型技术，它是利用微生物组织或者酶作为催化剂的装置，一般是由质子交换膜隔开阴、阳两极室。因为生物燃料电池可以在污水处理的同时并能回收电能，能量无需转化、利用效率高^[1]而得到广泛关注。有研究者证实^[2]，生物燃料电池能够同时产电和降解难降解污染物。

传统脱氮中，反硝化作用需要外加大量碳源才能有效进行，因此传统处理尾水中超标的氮往往需要投加碳源来提高脱氮效果，如甲醛、乙酸、葡萄糖等，但存在运输、毒性等潜在问题。有研究证明，生物燃料电池不需要添加额外的碳源就能有效脱氮，Park^[3]等在不添加碳源的情况下，以阴极电极作为直接的电子供体，得到了98%最大氮去除率。