重金屬廢水和有機廢水組合處理技術研究進展
摘要：提出了一種新的污水處理技術，這種新技術是在傳統技術上的創新，既保留傳統污水處理技術的經典微生物處理的手段，又提出了新的觀念，將污水處理與微生物燃料電池技術結合起來，將重金屬廢水的處理和有機廢水的處理結合起來，將有機廢水池作為陽極，工業重金屬廢水池作為陰極組成微生物燃料電池。由于有機廢水的難氧化性，在陽極的惰性電極上培養一層生物膜，由微生物來氧化分解有機物，氧化時產生的電子通過惰性電極流入通路中，氧化分解產生的氫質子因擴散作用和電場力作用而移動。而在陰極重金屬離子被還原為金屬單質析出。兩電極之間用飽和硝酸鉀作為鹽橋，以避免兩極產生富余電荷。通過調節重金屬廢水和有機廢水的流速來控制它們的水利停留時間，使得它們在此時間內的反應能夠達到平衡狀態。
關鍵詞：重金屬廢水；有機廢水；微生物燃料電池
微生物燃料電池（MFC）是利用電化學技術將微生物代謝能轉化為電能的一種裝置[1-2]，是在生物燃料電池基礎上，伴隨微生物、電化學及材料等學科的發展而發展起來的。早在1910 年，英國植物學家Potter 首次發現了細菌的培養液能夠產生電流，他用鉑作電極，將其放進大腸桿菌和普通酵母菌培養液中，成功制造出了世界第一個MFC。40 多年之后，美國空間科學研究促進了MFC 的發展，他們利用宇航員的尿液和活細菌制造了一種能在外太空使用的MFC，不過放電率極低。到了20 世紀80年代，因廣泛使用電子傳遞中間體而提高了功率的輸出。90 年代起，利用微生物發電的技術出現了較大突破，出現了用污水為底物的新型MFC，可以在對污水進行生物處理的同時獲得電能。進入21 世紀后，隨著直接將電子傳遞給固體電極受體的微生物的發現[3]，使得MFC 迅速成為環境領域研究的熱點，MFC 技術不斷獲得突破。Lovley 等[4-5]和 Logan等[6-10]在電池結構、電極材料、催化劑等方面進行了不斷的改進；Kim 等[11-12]在電子產生與傳遞機理及微生物種群的關系及演變方面做了大量的基礎研
究工作。
目前的微生物燃料電池多是空氣陰極，以空氣中的氧氣作為氧化劑。本文主要研究，以有機廢水作為陽極，重金屬廢水作為陰極所組成的微生物燃料電池。由于重金屬廢水具有氧化性，有機廢水具有還原性，這使得以廢治廢的實現得到了理論保證。將重金屬廢水作為陰極的燃料電池，有以下優點：①陰極產物為重金屬，可將其回收再利用，且沒有
二次污染；②MFC 的結構簡單，相比傳統的耗能污水處理工藝有效降低運行成本，且提高了降解含碳有機物的速率[13]；③可同時處理有機廢水和重金屬
廢水，并獲得電能。
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