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让植物来帮忙 使污水能发电
发布日期:2015/7/17 13:51:35

  团队负责人关辽在进行水处理的实验。


  污水处理装置发出的电能轻松驱动一个风扇。


  学生在调试污水发电处理系统,长满绿植的电池装置酷似盆栽。


  清洗各种试验器皿也是个体力活。


  污水处理前后对比。


  团队也得到了师姐们的帮助。


  近日,南开大学环境科学与工程学院本科生团队研制出“基于绿色生物发电的零能耗污水处理系统”,处理污水不仅实现“零能耗”,系统本身还能够发电,驱动风扇转动。


  这套系统改进于他们的师姐研制的“零碳排自运行可持续废水处理系统”,2013年,三位师姐凭借此系统获得了“环保与新能源国际大学生竞赛”一等奖,该系统与已经研发出的4台微生物燃料电池受到了中国、日本和英国专家的一致好评。师姐毕业后将系统交到同实验室的师弟手中,经过一年多努力,师弟们引入植物,将“零能耗”改进为“负能耗”。


  “这是一套将"人工湿地法"治污与生物电化学系统相结合的污水治理系统,改进之处在于我们将植物根系培育成薄层状后插入电极间,构建高性能光合电池。”关辽介绍,微生物燃料电池利用污水中的有机物产电,植物通过光合作用吸收多余的氮磷,通过根系释放和污水中成分相同、能够被微生物代谢并产生电能的有机物,这样污水本身成为发电原料,加上植物的助力,满足系统本身处理污水所需电能,还能够提供电能供风扇转动,可以说是“负能耗”污水处理系统。


  经反复实验,团队成员对系统又进行了优化,他们采用先进工艺制备了排列更为密集的活性炭电极,通过增加电极比表面积,提升了电池总功率。前人设计的微生物燃料电池容量很小,达到1.3升已经非常不容易,我们在实验室规模已经达到40升,据了解,这在国内外处于高度领先的水平。


  记者观察发现,整个水池分八组,每组水池中插有一根碳棒,水池的一边是一块活性炭板,“碳棒相当于电池的"-",炭板是"+",整个水池就相当于"生物电池箱",导线连接正负极,就能发电了。”关辽向记者示范,“由于我们利用的这种厌氧生物是一种产电微生物,它在"吃"掉污染物的同时会"吐"出电,再通过导电的碳棒导出来,用导线收集后就能直接使用了。据估算,产电量足够整套设备自运行使用。”


  “我和团队从去年起开始研究这个"生物去污电池",随着项目推进,克服了不少困难,也收获了国内外环科领域专家的赞赏,虽然项目离落地投产还有一定距离,但我们相信这一新技术将会对建设美丽天津贡献一份力量。”

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