UASB-MFC耦合反應(yīng)器處理廢水和產(chǎn)電效率研究

何雨倫，劉銘義，李永峰

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，哈爾濱，150040)

0 引言

上流式厭氧污泥床，即UASB反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)，受到了研究者的廣泛關(guān)注。它是現(xiàn)代十分高效的一種厭氧生物處理技術(shù)。荷蘭的Lettinga教授[2]于1977年提出了UASB反應(yīng)器。第一代厭氧反應(yīng)器是UAF反應(yīng)器，UASB反應(yīng)器是在它的基礎(chǔ)上改進(jìn)形成的。UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)也更為簡(jiǎn)單，方便運(yùn)行操作，耐沖擊負(fù)荷能力高運(yùn)行成本低，無(wú)需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置等優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)隨著能源問(wèn)題的加劇，我國(guó)研究者們對(duì)UASB的研究已經(jīng)不僅僅局限在處理廢水方面，同時(shí)越來(lái)越注重UASB在產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷方面的作用。在處理廢水方面有處理啤酒廢水[1]、淀粉廢水[2]、城市廢水[3]等。在產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷方面，許多研究者研究了影響產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷的各種生物因素和非生物因素。例如李永峰[4]等人利用UASB研究了Fe2+對(duì)生物產(chǎn)氫機(jī)制的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以紅糖為底物的UASB反應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)Fe2+濃度小于450 mg·L-1時(shí),Fe2+的濃度與反應(yīng)器氫氣含量與發(fā)酵產(chǎn)氣量成正比，這說(shuō)明在此濃度范圍內(nèi)二價(jià)鐵離子可以促進(jìn)產(chǎn)氫;當(dāng)外加的Fe2+濃度大于450 mg·L-1時(shí),產(chǎn)氫率則會(huì)隨著Fe2+濃度的增加而下降。這表明可以通過(guò)控制Fe2+濃度來(lái)調(diào)控產(chǎn)氫效果。

微生物燃料電池，即MFC(Microbial fuel cell)，是以廢水中的有機(jī)物為原料通過(guò)微生物的代謝將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。相對(duì)于傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)，MFC無(wú)需外界能量輸入并且可以產(chǎn)生電能，因此MFC在新能源方面有著廣泛的應(yīng)用前景。但目前來(lái)說(shuō)微生物燃料電池還不能滿足工業(yè)的需求，并且存在著產(chǎn)電效果差、廢水處理不徹底等缺點(diǎn)[5-6]?，F(xiàn)在，研究者們都在積極嘗試將不同的反應(yīng)器進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)，試圖使反應(yīng)器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高處理效果。

基于以上問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)以UASB為主體，在懸浮層耦合微生物燃料電池，構(gòu)建UASB-MFC耦合系統(tǒng)，通過(guò)進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)污水處理效果進(jìn)行評(píng)估，以期為實(shí)際工藝提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。

2 材料及方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

反應(yīng)裝置主要由有機(jī)玻璃組成，其中MFC的陽(yáng)極安裝在升流式厭氧污泥床內(nèi)部，UASB與MFC共同構(gòu)成產(chǎn)電產(chǎn)氫的耦合系統(tǒng)。升流式厭氧污泥床高1.0 m，直徑20 cm，有效容積10 L，其主要分為三部分，水流由下向上運(yùn)動(dòng)。反應(yīng)器最下方為污泥層，大部分有機(jī)污染物被污泥層中的活性微生物代謝降解;反應(yīng)器中間為污泥懸浮層，本實(shí)驗(yàn)中MFC即設(shè)置在污泥懸浮層。UASB-MFC耦合系統(tǒng)頂部設(shè)置了三相分離器，氣體從頂部溢出，處理水從頂部側(cè)方出水區(qū)流出，污泥沿反應(yīng)器器壁下滑，最后落回到污泥層。MFC系統(tǒng)的陽(yáng)極設(shè)置在UASB反應(yīng)器內(nèi)部，由碳?xì)謽?gòu)成，其陰極則在外部與空氣接觸，主要材料為自制碳布。陰陽(yáng)兩極之間由銅導(dǎo)線和1 000 Ω電阻連接并構(gòu)成閉合回路(如圖1所示)。

2.2 實(shí)驗(yàn)用水

本實(shí)驗(yàn)所用溶液為紅糖稀釋而成的糖蜜廢水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)不同階段的要求加入不同比例的紅糖和水，同時(shí)向廢水中加入磷酸二氫鉀及氯化銨，使COD∶N∶P為1 000∶5∶1，為保證微生物正常生長(zhǎng)所需環(huán)境，在每次配置廢水時(shí)需要投加一定量的碳酸氫鈉以維持適宜pH。

2.3 污泥馴化培養(yǎng)與接種

本次實(shí)驗(yàn)所用的活性污泥為哈爾濱市南崗區(qū)太平污水處理廠二沉池中的活性污泥。在獲得污泥后即對(duì)污泥進(jìn)行馴化。第一步是去除污泥中的雜質(zhì)，具體做法是將污泥置于篩網(wǎng)中，多次篩選并進(jìn)行人工沖洗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中原有的大顆粒雜質(zhì)進(jìn)行去除。第二步為曝氣，具體做法是將第一步結(jié)束后去除雜質(zhì)的污泥轉(zhuǎn)移至曝氣桶中，并接入增氧氣泵對(duì)桶內(nèi)污泥進(jìn)行曝氣處理，在曝氣之前必須向桶內(nèi)加入曝氣階段所需的糖蜜廢水。在通過(guò)加入葡萄糖、碳酸氫鈉，磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀等保證糖蜜廢水的COD∶N∶P為1 000∶5∶1的條件下，還需要加入氯化鐵、氯化鈣等保證微生物生長(zhǎng)繁殖所需的微量元素。本次曝氣采用間歇曝氣的方式，平均每日曝氣24 h左右，停止曝氣10 h，在污泥靜置后，觀察污泥沉降性能，去掉上層濁液，再次加入與之前比例一樣的配置好的糖蜜廢水，待污泥呈現(xiàn)為棕色或者黃棕色絮狀顆粒時(shí)停止曝氣并將馴化好的污泥接入U(xiǎn)ASB-MFC反應(yīng)器。

2.4 各項(xiàng)目分析方法及儀器

本次實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定進(jìn)出水COD、pH值、ORP、產(chǎn)氫量、液相末端產(chǎn)物等，所有項(xiàng)目的測(cè)定法均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。圖表1為主要分析項(xiàng)目及其測(cè)定儀器。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，pH的測(cè)定儀器為pHS-25型酸度計(jì)，測(cè)定的頻率為一天一次，ORP的測(cè)定儀器為pH復(fù)合電極和氧化-還原電極，記錄的頻率為一天一次；進(jìn)水及出水的COD濃度的測(cè)定儀器為連華科技5B-3C(V8)COD氨氮雙參數(shù)測(cè)定儀，測(cè)定的頻率為一天一次；液相末端產(chǎn)物(VFAs)的測(cè)定儀器為GC-7890Ⅱ型氣相色譜儀(FID)，測(cè)定的頻率為每五天一次；電壓以及電流的測(cè)定儀器為萬(wàn)用表，測(cè)定頻率為每天一次。

2.5 耦合系統(tǒng)啟動(dòng)條件

本次實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了UASB-MFC耦合系統(tǒng)，該系統(tǒng)以UASB為主體，微生物燃料電池設(shè)置在UASB反應(yīng)器的污泥懸浮層，把碳?xì)肿鳛殛?yáng)極材料，把碳布作為陰極材料形成空氣陰極，并在兩個(gè)電極之間設(shè)置1 000 Ω電阻，將電阻與電極用銅導(dǎo)線連接形成閉合回路。將UASB反應(yīng)器與MFC反應(yīng)器結(jié)合不但可以利用MFC產(chǎn)電性能實(shí)現(xiàn)對(duì)UASB運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)了廢水的資源化。本實(shí)驗(yàn)主要研究?jī)?nèi)容：

(1)活性污泥的馴化以及反應(yīng)器的啟動(dòng)。

(2)研究COD濃度不同的廢水經(jīng)UASB-MFC反應(yīng)器處理后的有機(jī)物處理效果。通過(guò)研究不同COD濃度廢水的有機(jī)物去除情況，外電阻兩端電壓以及電壓功率密度變化情況等，評(píng)估該反應(yīng)器對(duì)不同COD濃度廢水的處理效果。

本次實(shí)驗(yàn)采用低負(fù)荷連續(xù)進(jìn)水方式啟動(dòng)。在啟動(dòng)過(guò)程中，首先控制進(jìn)水COD濃度為2 000 mg/L，pH在8左右，反應(yīng)器溫度控制在(35±1)℃左右，通過(guò)不斷縮短水力停留時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)UASB-MFC耦合系統(tǒng)的啟動(dòng)。水力停留時(shí)間分別為18 h、12 h、8 h、6 h，在水力停留時(shí)間為6 h時(shí)耦合系統(tǒng)的快速啟動(dòng)成功。

UASB-MFC耦合系統(tǒng)在進(jìn)水濃度2 000 mg/L，溫度(35±1)℃，進(jìn)水pH為8，水力停留時(shí)間為6 h，容積負(fù)荷8.0 kg·m-3·d-1的條件下正式啟動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，微生物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有機(jī)物處理效果良好。測(cè)定此時(shí)UASB-MFC耦合系統(tǒng)的COD去除率、液相末端產(chǎn)物、電壓等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)耦合系統(tǒng)的COD去除率穩(wěn)定在58%左右，電壓為103 mV左右，UASB-MFC耦合系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)酵類型為混合酸型發(fā)酵。

3 結(jié)果與討論

3.1 耦合系統(tǒng)有機(jī)物去除率情況

本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的UASB-MFC通過(guò)保持水力停留時(shí)間不變，不斷提高進(jìn)水COD濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)耦合系統(tǒng)性能的優(yōu)化。啟動(dòng)階段已經(jīng)證明耦合系統(tǒng)啟動(dòng)的最佳水力停留時(shí)間為6 h，在優(yōu)化階段，保持水力停留時(shí)間為6 h，進(jìn)水流量40 L/d，分別控制進(jìn)水的COD濃度為2 500 mg/L，3 500 mg/L、4 500 mg/L,監(jiān)測(cè)每個(gè)階段的有機(jī)物含量、pH、氧化還原電位、電壓電流，從而確定系統(tǒng)最佳有機(jī)負(fù)荷。

如圖2，進(jìn)水COD濃度為2 500 mg/L時(shí)，前5天的COD去除率低于啟動(dòng)時(shí)的60.85%的去除率，從第6 d開(kāi)始，COD去除率開(kāi)始上升，其中最高的COD去除率達(dá)到63.00%，這是因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)微生物在剛開(kāi)始提高負(fù)荷階段受到?jīng)_擊，后逐步適應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境。第8 d開(kāi)始，將進(jìn)水COD濃度由2 500 mg/L增加到3 500 mg/L，COD去除率經(jīng)短暫波動(dòng)后上升到66%左右，最高可以達(dá)到66.41%。再次提高進(jìn)水COD濃度，將進(jìn)水COD濃度由3 500 mg/L增加到4 500 mg/L，此階段COD去除率可以達(dá)到70%左右，最高的COD去除率為70.62%。每次改變進(jìn)水的COD濃度后，UASB-MFC耦合系統(tǒng)的COD去除率都會(huì)出現(xiàn)短暫的降低。進(jìn)水濃度為4 500 mg/L時(shí)，恢復(fù)時(shí)間最短。這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水COD濃度為4 500 mg/L，反應(yīng)器內(nèi)已經(jīng)形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)完善，比較穩(wěn)定的微生物群落。繼續(xù)增加進(jìn)水COD濃度卻出現(xiàn)了COD去除率急速下降現(xiàn)象，此時(shí)的COD去除率甚至接近啟動(dòng)階段的最大COD去除率。這是由于此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物的量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出反應(yīng)器內(nèi)微生物所能處理的量。

根據(jù)以上，UASB-MFC耦合系統(tǒng)最高可承擔(dān)的進(jìn)水COD濃度4 500 mg/L，達(dá)到的最大COD去除率為70.62%。根據(jù)圖2可以看出，反應(yīng)器經(jīng)過(guò)多次沖擊負(fù)荷的改變已經(jīng)具備了較強(qiáng)的抗沖擊能力，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)也形成了穩(wěn)定的微生物群落。每個(gè)反應(yīng)器都有最合適的有機(jī)負(fù)荷，最適范圍內(nèi)有機(jī)負(fù)荷的提高有利于維持反應(yīng)器的穩(wěn)定，超出最適范圍，過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷會(huì)抑制反應(yīng)器內(nèi)微生物生長(zhǎng)，不利于反應(yīng)器的運(yùn)行。

圖2 耦合系統(tǒng)COD去除率

3.2 耦合系統(tǒng)產(chǎn)電情況

本次實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)進(jìn)水方式，控制pH在7左右，溫度控制在(35±1)℃，并對(duì)處于污泥懸浮層的微生物燃料電池外接1 000 Ω電阻，用萬(wàn)用表測(cè)定外接電阻兩側(cè)電壓，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中耦合系統(tǒng)所接外接電阻的電壓以及電壓功率密度變化如圖3、圖4所示。

圖3 電壓變化

圖4 功率密度變化

由圖2可知，在耦合系統(tǒng)剛剛啟動(dòng)時(shí)，微生物燃料電池兩端的電壓達(dá)到了76.2 mV，此時(shí)的電壓功率密度為36.3 mW/m2。這說(shuō)明在正式啟動(dòng)時(shí)反應(yīng)器內(nèi)污泥懸浮層的微生物具有良好的產(chǎn)電性能。但是在接下來(lái)幾天，電壓以及功率密度的變化幅度較大，這說(shuō)明此時(shí)因?yàn)楫a(chǎn)電微生物剛剛在耦合系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)，所以各種微生物仍不夠穩(wěn)定，未能形成穩(wěn)定的菌群。隨著進(jìn)水COD濃度的提高，耦合系統(tǒng)總體的產(chǎn)電性能也有所提升。第8 d，進(jìn)水的COD濃度由2 500 mg/L上升到3 500 mg/L，此時(shí)外接電阻兩端的電壓為80.0 mV，功率密度為32 mW/m2。這是因?yàn)轳詈舷到y(tǒng)內(nèi)部的微生物逐漸適應(yīng)耦合系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境，并且不斷生長(zhǎng)繁殖，整個(gè)菌群逐漸穩(wěn)定，產(chǎn)電效果也隨之逐漸提高。第18 d，進(jìn)水的COD濃度由3 500 mg/L上升到4 500 mg/L，此時(shí)外接電阻兩端的電壓為96.2 mV，功率密度為46.3 mW/m2。從總體上看，每次提供進(jìn)水COD濃度，微生物燃料電池外接的電阻兩端電壓在短暫降低后會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)上升的現(xiàn)象。這是因?yàn)楦淖冞M(jìn)水COD濃度后耦合系統(tǒng)內(nèi)部微生物需要一個(gè)適應(yīng)的階段。在其適應(yīng)過(guò)程中，因?yàn)閜H、溫度等因素的影響以及微生物自身的生長(zhǎng)與死亡造成了電壓以及功率密度的波動(dòng)。當(dāng)進(jìn)水COD濃度達(dá)到4 500 mg/L時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)逐漸達(dá)到它自身可以承受的最大負(fù)荷，產(chǎn)電效果逐漸穩(wěn)定。達(dá)到穩(wěn)定后外接電阻兩端的電壓為105 mV左右，功率密度為55 mW/m2左右。整個(gè)過(guò)程中外接電阻兩端達(dá)到的最大電壓為105.9 mV，功率密度為56.1 mW/m2。當(dāng)COD濃度繼續(xù)增大出現(xiàn)電壓下降的現(xiàn)象，這可能是因?yàn)橛袡C(jī)負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)酸積累，不利于產(chǎn)電細(xì)菌正常生命活動(dòng)。

根據(jù)以上分析可知，在反應(yīng)器提高進(jìn)水COD濃度過(guò)程中，每日監(jiān)測(cè)MFC外電阻兩端電壓，在外電阻為1 000 Ω時(shí)，電壓穩(wěn)定在105 mV，整個(gè)過(guò)程中最大的功率密度為56.1 mW/m2。結(jié)合進(jìn)水COD濃度變化，可知有機(jī)負(fù)荷影響產(chǎn)電微生物活性。

3.3 耦合系統(tǒng)pH以及氧化還原電位變化

在整個(gè)耦合系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，耦合系統(tǒng)的氧化還原電位以及出水pH也發(fā)生了變化，具體情況如圖5、圖6所示。

圖5 氧化還原電位變化

圖6 出水pH變化

ORP可以反映水中的溶解氧多少，同時(shí)反映反應(yīng)器內(nèi)是否處于厭氧狀態(tài)。本次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得氧化還原電位隨著進(jìn)水COD濃度的增加越來(lái)越低，但始終在-470 mV至-440 mV之間波動(dòng)，說(shuō)明系統(tǒng)在為反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)酸細(xì)菌提供一個(gè)越來(lái)越適宜的厭氧環(huán)境。

pH是影響反應(yīng)器內(nèi)各種微生物生命活動(dòng)的重要非生物因子。不合適的pH會(huì)影響微生物內(nèi)酶活性，從而影響產(chǎn)氫的效果。pH變化導(dǎo)致的優(yōu)勢(shì)微生物的變化對(duì)中間產(chǎn)物也產(chǎn)生了一定的影響。

根據(jù)圖6可以看出隨和進(jìn)水COD濃度提高，出水的pH逐漸降低。在進(jìn)水COD濃度為2 500 mg/L時(shí)，出水的pH為7.3，基本等于進(jìn)水的pH，這是由于最開(kāi)始微生物活性低，有機(jī)物幾乎未被降解，所以出水pH值接近于進(jìn)水pH值。在進(jìn)水COD濃度增加4 500 mg/L時(shí)，出水的pH穩(wěn)定在5.8左右，這是因?yàn)槲⑸镏饾u適應(yīng)反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境后，有機(jī)物被分解，反應(yīng)器內(nèi)菌群向產(chǎn)酸菌轉(zhuǎn)變，pH值逐漸降低。

3.4 耦合系統(tǒng)內(nèi)發(fā)酵類型變化

液相末端產(chǎn)物不但可以有效反映厭氧發(fā)酵生物制氫反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵類型，而且對(duì)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷速率有著重要影響。產(chǎn)甲烷菌可以分解液相末端產(chǎn)物從而產(chǎn)生甲烷，當(dāng)產(chǎn)甲烷菌分解液相末端產(chǎn)物的速率小于液相末端產(chǎn)物的生成速率時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)酸積累，不利于產(chǎn)甲烷菌的代謝活動(dòng)。因此，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的UASB-MFC耦合系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，液相末端產(chǎn)物是重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

圖7 VFAs的變化情況

根據(jù)液相末端產(chǎn)物的組成可以將發(fā)酵類型分為乙醇型發(fā)酵，丁酸型發(fā)酵和混合酸型發(fā)酵等。圖7為UASB-MFC耦合系統(tǒng)在啟動(dòng)階段不同負(fù)荷條件下液相末端產(chǎn)物組成情況。由圖7可以看出，液相末端產(chǎn)物在反應(yīng)器剛開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候主要為乙酸、丁酸、乙醇、丙酸，其中乙酸、丙酸、丁酸濃度相當(dāng)，無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)產(chǎn)物，查閱文獻(xiàn)后認(rèn)為此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵類型為混合酸型發(fā)酵。相隔一段時(shí)間后測(cè)定液相末端產(chǎn)物，可以看出UASB-MFC耦合系統(tǒng)出水中乙酸、乙醇的濃度在逐漸增加，丙酸和丁酸的濃度在逐漸減少。乙酸在所有揮發(fā)性酸中逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，這說(shuō)明反應(yīng)器內(nèi)的混合酸型發(fā)酵在逐漸向乙醇型發(fā)酵轉(zhuǎn)變。

結(jié)合之前對(duì)于氧化還原電位的分析，以及對(duì)出水pH變化情況的分析，可以看出進(jìn)水COD濃度的增加使反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)負(fù)荷提高，從而促進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)部產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)繁殖。反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)酸菌產(chǎn)出大量有機(jī)酸，打破了之前反應(yīng)器內(nèi)部的酸堿平衡，有機(jī)酸積累，有部分未揮發(fā)以及尚未分解的酸隨著出水流出，造成了出水pH的下降。隨著時(shí)間增加，反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)酸菌與其他微生物再次達(dá)到平衡狀態(tài)，從而出水pH不再發(fā)生大的波動(dòng)，從而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)以上分析可以知道，反應(yīng)器出水內(nèi)的揮發(fā)酸主要為乙醇和乙酸，最終UASB-MFC耦合系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)酵類型為乙酸型發(fā)酵。

4 結(jié)論

本論文將UASB反應(yīng)器與MFC反應(yīng)器結(jié)合構(gòu)建UASB-MFC耦合系統(tǒng)。以糖蜜廢水為底物，在最初進(jìn)水COD濃度2 000 mg/L，HRT為18 h，溫度(35±1)℃，pH為8.0的條件下，采用連續(xù)流進(jìn)水方式，通過(guò)改變水力停留時(shí)間開(kāi)始對(duì)耦合系統(tǒng)的啟動(dòng)，在HRT為6 h 時(shí)，反應(yīng)器啟動(dòng)成功。啟動(dòng)后通過(guò)改變進(jìn)水COD濃度對(duì)反應(yīng)器的優(yōu)化進(jìn)行了研究。通過(guò)不斷調(diào)節(jié)各參數(shù)，得出以下結(jié)論：

(1)保持水力停留時(shí)間為6 h，進(jìn)水流量40 L/d，分別控制進(jìn)水的COD濃度為2 500 mg/L，3 500 mg/L、4 500 mg/L,UASB-MFC耦合系統(tǒng)最高可承擔(dān)的進(jìn)水COD濃度4 500 mg/L，達(dá)到的最大COD去除率為70.62%。

(2)當(dāng)進(jìn)水 pH被控制 在8.0左右，溫度被控制在(35±1)℃時(shí)，每個(gè)階段均每天用萬(wàn)用表測(cè)定外接電阻兩側(cè)電壓，經(jīng)過(guò)二十多天，進(jìn)水COD濃度為4 500 mg/L時(shí)，電壓穩(wěn)定在105 mV，整個(gè)過(guò)程中最大的功率密度為56.1 mW/m2。結(jié)合進(jìn)水COD濃度變化，可知有機(jī)負(fù)荷影響產(chǎn)電微生物活性。

(3)本次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得氧化還原電位始終在-470 mV至-440 mV之間波動(dòng)，pH穩(wěn)定在5.8左右，反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)酸菌的發(fā)酵類型為乙酸型發(fā)酵。氧化還原電位與pH共同影響著反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)酵類型，只有根據(jù)反應(yīng)性能綜合調(diào)整各生態(tài)因子，才能保證反應(yīng)器的高效穩(wěn)定運(yùn)行。