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    微生物燃料動力電池可替代曝氣 處理廢水的同時還能發電

    鉅大LARGE  |  點擊量:221次  |  2023年07月11日  

    摘要
    在廢水處理中,曝氣是一種耗能大但必須去除污染物的過程。泵將空氣吹入廢水中,以為處理池中的微生物提供氧氣。作為回報,這些細菌將有機物質氧化為二氧化碳從而將其從廢水中去除。此過程是工業標準,并且已經證明了一個多世紀。如今華盛頓州立大學和愛達荷大

    在廢水處理中,曝氣是一種耗能大但必須去除污染物的過程。泵將空氣吹入廢水中,以為處理池中的微生物提供氧氣。作為回報,這些細菌將有機物質氧化為二氧化碳從而將其從廢水中去除。此過程是工業標準,并且已經證明了一個多世紀。如今華盛頓州立大學和愛達荷大學的研究人員創造出自己的方法改變了原有的過程。


    微生物燃料電池利用微生物將化學能轉化為電能,而在廢水處理中,微生物燃料電池可以代替曝氣,同時從廢水有機物中捕獲電子。這些電子本身又是微生物代謝的廢物。所有生物都在努力釋放多余的電子。此過程稱為呼吸或發酵。微生物產生的電能可用于廢水處理廠本身的有用應用。該技術一石二鳥,一方面節省了廢水的處理能源,另一方面發電。


    在他們的項目中,研究人員使用了他們開發的獨特的微生物燃料電池系統來代替曝氣。他們新穎的廢水處理系統借助產生電力的微生物來凈化廢水。這些微生物稱為親電子試劑。


    這項工作將有一天減少對水處理高耗能過程的依賴。這些過程中所需的大部分能量都被活性污泥提供。水處理過程中產生的能源消耗約占全球人為產生二氧化碳的4-5%。研究人員在生物電化學雜志上發表了他們的工作。除了減少溫室氣體排放外,降低廢水處理的能耗還可以節省數十億美元的年度運營和維護成本。

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    迄今為止,微生物燃料電池已經在理想條件下通過實驗用于廢水處理系統中,但是在實際和不斷變化的條件下,它們經常會失效。微生物燃料電池缺乏控制陽極和陰極電勢并因此控制電池電勢的調節器。這很容易導致系統故障。然后必須更換整個電池。


    為了解決這個問題,研究人員在系統中增加了一個參考電極,使他們能夠控制燃料電池。系統變得更加靈活。它既可以單獨作為微生物燃料電池工作,也不消耗任何能量,也可以進行轉化,以便在更密集地凈化廢水的同時,將較少的能量用于曝氣。FrontisEnergy在其電解反應器中使用了類似的控制系統。


    該系統在實驗室以及愛達荷州廢水處理廠的試點工作了一年,沒有出現重大問題。它以與傳統曝氣池相當的速率去除了污染物。另外,微生物燃料電池可以完全獨立于電網功率使用。研究人員希望有一天它可以用于小型廢水處理廠,例如清潔牲畜場或偏遠地區。


    盡管取得了進展,但仍有挑戰需要克服。它們是很難構建的復雜系統。在FrontisEnergy,我們專門研究此類系統,可以幫助進行試點和商業化。燃料電池氫能觀察


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