膜生物反应器(MBR)是高效的污水处理技术,但膜污染是其主要运营成本。本研究构建了一个无需外接电源、自驱动的MFC-EMBR系统。浸没在MBR污泥中的MFC阳极,利用污水中有机物产电。产生的电能直接驱动MBR的导电膜组件作为阴极。这个负电位带来了多重好处:1)静电排斥:膜表面带负电,与水中带负电的污泥絮体和有机物产生排斥力,阻止其在膜面沉积;2)原位电化学清洗:阴极表面的氧还原反应产生微量H₂O₂和•OH,能原位氧化降解附着在膜面的有机污染物,起到电化学清洗作用;3)MFC本身作为生物处理单元,降解有机物。该系统在没有增加外部曝气和电力消耗的前提下,膜污染速率比对照MBR减缓了50%以上,同时实现了对COD和氨氮的稳定去除。整个系统是一个自产电、自驱动、自清洁的封闭体系,代表了未来分散式污水处理设备向零能耗、免维护方向发展的一个极具创意的技术原型。
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