电化学膜生物反应器处理猪场污水运行效果

刘壮壮; 刘崇涛; 吴厚凯; 宋建超; 李洋洋; 陶秀萍; 鞠然

文章摘要

刘壮壮,刘崇涛,吴厚凯,宋建超,李洋洋,陶秀萍,鞠然.电化学膜生物反应器处理猪场污水运行效果[J].农业环境科学学报,2024,43(8):1888-1895.

电化学膜生物反应器处理猪场污水运行效果

Study of swine farm wastewater treatment using electrochemical membrane bioreactor

投稿时间：2023-11-24

DOI：10.11654/jaes.2023-0994

中文关键词: 电化学膜生物反应器猪场污水产电性能污染物膜污染

英文关键词: electrochemistry membrane bioreactor swine farm wastewater electricity generation pollutant membrane fouling

基金项目:中国农业科学院科技创新工程项目（ASTIP-CAAS）；中国农业科学院杰出人才支持计划项目（NKYCLJ-C-2021-029）

作者	单位	E-mail
刘壮壮	中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
刘崇涛	中国农业科学院都市农业研究所, 成都 610200
吴厚凯	中国农业科学院都市农业研究所, 成都 610200
宋建超	中国农业科学院都市农业研究所, 成都 610200
李洋洋	中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
陶秀萍	中国农业科学院都市农业研究所, 成都 610200	taoxiuping@caas.cn
鞠然	中国农业科学院都市农业研究所, 成都 610200

摘要点击次数: 743

全文下载次数: 710

中文摘要:

针对目前膜生物反应器（Membrane bioreactor，MBR）处理污水时存在严重的膜污染问题，结合微生物燃料电池（Microbialfuel cell，MFC）处理污水时可产生电能的特点，本研究耦合 MBR 与 MFC，构建新型电化学膜生物反应器（Electrochemistrymembrane bioreactor，EMBR），探讨EMBR处理猪场污水的可行性，并对比评价闭路和开路连接方式的运行效果。结果表明，闭路EMBR可连续稳定运行。产电性能方面，最大功率密度、内阻和库仑效率分别为62.7 mW·m^-2、229.1 Ω和15.5%；污染物去除方面，闭路 EMBR 对化学需氧量（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）和总磷（TP）的去除率分别为 90.4%±0.5%、76.6%±1.8%、62.6%±1.6%和70.5%±3.4%，其中TN的去除率较开路EMBR系统显著提升了3.8%；膜污染减缓方面，闭路EMBR在其自身所产电场作用下可有效减缓膜污染，膜清洗周期较开路EMBR延长了30%。EMBR作为一种新兴污水处理技术，在高效去除猪场污水中污染物的同时可产生电能，并可利用自身所产电能原位减缓膜污染速率。

英文摘要:

Considering severe membrane fouling of the membrane bioreactor（MBR）and electricity generation characteristics of the microbial fuel cell（MFC）during wastewater treatment, this study constructed a novel electrochemical membrane bioreactor（EMBR） through integration of MBR and MFC. The feasibility and performance of swine farms wastewater treatment using EMBR were investigated in closed-circuit and open-circuit connections. The closed-circuit EMBR achieved a continuous and stable operation. Regarding power generation, the maximum power density, internal resistance, and Coulombic efficiency were 62.7 mW·m^-2, 229.1 Ω, and 15.5%, respectively. The removal rate of the closed-circuit EMBR for chemical oxygen demand（COD）, ammonium（NH₄⁺-N）, total nitrogen（TN）, and total phosphorus（TP）were 90.4% ±0.5%, 76.6% ±1.8%, 62.6% ±1.6%, and 70.5% ±3.4%, respectively. Compared with the opencircuit EMBR system, the removal rate of TN increased by 3.8%. The closed-circuit EMBR could effectively mitigate membrane contamination owing to its own generated electric field, and the membrane cleaning cycle was extended by 30% compared to that for the open-circuit EMBR. As an emerging wastewater treatment technology, EMBR can generate electricity for in-situ mitigation of membrane contamination and efficiently remove pollutants from swine farm wastewater.

HTML 查看全文查看/发表评论下载PDF阅读器