如何拯救耗电量如此之高的污水处理厂

        2015年全国城镇生活污水排放量为485.1亿吨，大约是10年前的2倍;近10年来工业废水排放量基本保持在200亿吨。截至目前为止，我国城市污水的处理率平均达到80%左右。但是，我国城市污水处理厂的吨水耗能较高，能耗成为处理费用的主要构成，建设节能型污水处理厂十分必要。其处理工艺主要包括下面的这些流程：

上述的两个污水处理厂所采用的工艺为活性污泥法，是处理城市污水最广泛使用的方法。这个方法技术相对成熟，运行效率高，但是从上图也可以看出，活性污泥法的环节比较复杂，影响其工作效率的因素也很多。更重要的是，曝气需要大量的能耗，据统计，我国每年用于污水处理的耗电量已经占到全国总发电量的1%。随着能源短缺的日益加剧，节能降耗已成为污水处理行业亟需解决的现实问题。

　　微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)可以将污水作为底物进行发电，将其中蕴含的能量回收，可解决污水处理厂的电耗问题。MFC既可用于处理废水有机物，也可用于废水脱氮除硫，甚至可用于处理难降解有毒化合物。

　　MFC技术利用了微生物的电子转移机制，即:微生物降解有机物,产生电子并通过一组呼吸酶在细胞内传递，并以ATP形式为细胞提供能量。电子进而被释放给最终电子受体(terminal electron acceptor ，TEA)， TEA得到电子后，自身被还原。在最初的十亿年里，地球上的生命体在完全不含氧气的大气中进化，细菌进化出利用许多不同类型的电子受体的能力，其中一类具有能将电子传递到细胞外并与外界电子受体接合的厌氧菌，则可以用于构建MFC。

        在常规MFC阳极室内，厌氧产电菌通过代谢作用将作为电子供体的有机污染物氧化，释放电子和质子，产生的电子通过合适的电子传递介体传递到阳极，再经过外电路转移到阴极，释放携带的能量，由此产生电流;质子经过质子交换膜转移到阴极，在阴极室内，电子、质子和电子受体发生还原反应。微生物燃料电池可以在常温常压下进行能量的转换。如果利用生物技术使污水能够发电，对其加以资源化利用，将节约大量的能耗，对于节能减排具有重要意义。

　　MFC技术的应用前景正在不断拓展中。例如,将MFC阳极插入海底(河底、湖底)沉积物中，阴极置于临近海水中，则可收集到天然的、由微生物代谢产生的海底电流，可为各类海洋监测仪器提供电源。此外,MFC技术还可用于生物修复，例如在有高浓度有机物污染的地点(如石油污染)，可置入MFC阳极完成对有机物的氧化。

　　MFC用于废水处理的优点有:

　　① 产生有用的产物——电能。其产生的电流取决于废水浓度和库仑效率;

　　② 无需曝气。不需曝气的空气阴极MFC,在阴极处只需要被动的氧气传递;

　　③ 减少了固体的产生。MFC技术是一个厌氧工艺，因此，相对于好氧体系，产生细菌的生物量将减少。固体处理是昂贵的，应用MFC技术可充分减少固体的产生;

　　④ 潜在的臭味控制。省略了好氧体系中所需与空气接触的较大的表面积和大量气流从曝气池底部流出的过程，均可大大降低向周围环境释放的臭味的可能性。

        ●原文来源：环保水圈微信