近日，在第243屆美國化學學會全國會議上，美國克雷格·文特爾研究所的奧里安娜博士做了一個關于微生物凈化污水并同時發(fā)電的報告，該報告受到廣泛關注。奧利安娜和她的團隊研發(fā)的新型設備采用的是微生物燃料電池技術。
微生物燃料電池是一種利用微生物體作為催化劑將有機物及無機物質(zhì)氧化并產(chǎn)生電能的裝置。以城市生活污水為營養(yǎng)物質(zhì)的微生物燃料電池，實現(xiàn)了對污水處理的同時回收了電能，還可以降低污水處理的成本，不失為一舉兩得的良方。但是產(chǎn)電性能低正限制這微生物燃料電池的推廣和應用。
在報告中，奧里安娜稱，她開發(fā)出的污水處理和發(fā)電二合一設備僅洗衣機般大小。但比最初的樣機能更有效地處理污水，而成本下降一半;并且其能量回收能力從2%提高到13%左右。
傳統(tǒng)的污水處理技術包括許多步驟，其中包括將污水中的固體和液體分離。分離程序往往需要沉淀池、粉碎較大物體的破碎切割機、過濾顆粒的膜、生物消化過程和消除有害微生物的化學過程。這些步驟都是耗能大戶。
能量費用是污水處理廠運行費用的重要組成部分，降低能量消耗已經(jīng)成為污水處理行業(yè)節(jié)能降耗的重點。據(jù)估計，一個典型的污水處理廠的用電量可供1萬戶或更多家庭使用。據(jù)統(tǒng)計，美國的污水處理用電量已占到美國總用電量的2%。
奧利安娜的技術可利用氫氣和氧氣產(chǎn)生電力和飲用水。自然存在于污水中的微生物通過新陳代謝，能夠消化分解污泥中的有機物質(zhì)。而在這個分解過程中，細菌會產(chǎn)生電子，電子擁有一個負電荷，是電的基本單位。
奧里安娜對該技術的前景表示樂觀，她說：“如果投入商業(yè)應用，這種技術可以實現(xiàn)污水處理過程能量自給，對污水處理率不高且急需節(jié)能的發(fā)展中國家來說尤為重要。”
奧里安娜認為，新的微生物燃料電池使用了從傳統(tǒng)污水處理廠得到的污水，甚至具有分解污泥中的苯和甲苯等有害污染物的潛力，還能明顯減少治病微生物的數(shù)量。
在圣迭戈附近的污水處理廠進行的實驗中，該設備每周可處理20加侖到100加侖的廢物量。研究人員用石墨電極和聚氯乙烯(PVC)框架取代了鈦金屬部件。正因如此，新微生物燃料電池處理廢物的成本約每加侖150美元，僅為以前原型機的一半。該小組希望，最終能實現(xiàn)比現(xiàn)有水處理技術更具競爭力的成本，每加侖將低于20美元或更少。
新設備的效率是其原型機的6倍，將污泥轉(zhuǎn)化為電能的效率為13%。研究人員稱，將規(guī)模擴大設備效率可達20%至25%。這樣產(chǎn)生的電力就足夠推傳統(tǒng)污水處理廠的運轉(zhuǎn)。未來，微生物燃料電池有望取代部分現(xiàn)有城市污水處理系統(tǒng)。
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