剩余污泥作為城市污水處理廠廢水處理的一種副產(chǎn)物，成分非常復雜，含有大量易降解有機物、惡臭物質(zhì)、重金屬、病原菌、寄生蟲，如果隨意排放或不恰當處置，將對生態(tài)環(huán)境造成二次污染，對人類活動構(gòu)成威脅。然而剩余污泥中同樣富含大量潛在能源物質(zhì)和豐富的氮、磷等營養(yǎng)元素，可以作為一種資源加以利用。

目前，對剩余污泥能源化利用方式主要包括污泥熱解氣化產(chǎn)燃氣、焚燒及厭氧消化產(chǎn)甲烷[等技術(shù)。污泥熱解工藝流程較為復雜、操作相對困難，且污泥的高含水率不適于直接利用，需干化預處理；污泥燃燒供熱技術(shù)因污泥含水率高、反應能耗高及燃燒后氣態(tài)污染物難控制等問題，限制了其推廣使用；厭氧消化產(chǎn)甲烷技術(shù)也存在著甲烷的分離純化等問題。近年來，隨著微生物產(chǎn)能技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物燃料電池(MFC)技術(shù)在產(chǎn)電微生物作用下可以將有機物直接轉(zhuǎn)化為電能，因其具有生化反應條件溫和、操作簡單、產(chǎn)生清潔能源等特點，逐漸引起國內(nèi)外研究者的關(guān)注。

OsMFC工藝流程示意圖

隨著研究的不斷深入，研究者們逐漸發(fā)現(xiàn)，經(jīng)MFC處理后，剩余污泥的含固率下降(約30％～40％)，但污泥中的水未得到有效分離。污泥含水率升高，在進行后續(xù)處理前必須進一步脫水濃縮，不僅增加了相關(guān)費用，也復雜了處理工藝流程，制約了MFC在剩余污泥處理中的發(fā)展和應用。正滲透一微生物燃料電池(OsMFC)以正滲透(FO)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的質(zhì)子交換膜，與傳統(tǒng)MFC相比可以提升質(zhì)子的傳遞效率。

試驗用污泥主要性質(zhì)

研究結(jié)果表明：在外阻470歐條件下，OsMFC的輸出電壓為(206±6)mV，輸出功率為(231±13)mW/m³，OsMFC的內(nèi)阻主要表現(xiàn)為極化內(nèi)阻。隨著反應的進行，F(xiàn)O膜水通量逐漸下降，整個系統(tǒng)產(chǎn)水率為58.7％，污泥體積減少為原體積的41.3％。實驗測得陽極室消化污泥的TCOD，MLSS，MLVSS消解率分別為22.2％，32.8％和47.6％，MLVSS/MLSS值也從0.71減小到0.52。汲取液滿足國家相關(guān)標準，稀釋后可以作為鉀肥灌溉農(nóng)田。OsMFC可同步實現(xiàn)污泥濃縮消化并產(chǎn)電，為以后污泥濃縮提供了新的思路和方向。

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