團(tuán)隊負(fù)責(zé)人關(guān)遼在進(jìn)行水處理的實驗。
污水處理裝置發(fā)出的電能輕松驅(qū)動一個風(fēng)扇。
學(xué)生在調(diào)試污水發(fā)電處理系統(tǒng)，長滿綠植的電池裝置酷似盆栽。
清洗各種試驗器皿也是個體力活。
污水處理前后對比。
團(tuán)隊也得到了師姐們的幫助。
近日，南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院本科生團(tuán)隊研制出“基于綠色生物發(fā)電的零能耗污水處理系統(tǒng)”，處理污水不僅實現(xiàn)“零能耗”，系統(tǒng)本身還能夠發(fā)電，驅(qū)動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。
這套系統(tǒng)改進(jìn)于他們的師姐研制的“零碳排自運行可持續(xù)廢水處理系統(tǒng)”，2013年，三位師姐憑借此系統(tǒng)獲得了“環(huán)保與新能源國際大學(xué)生競賽”一等獎，該系統(tǒng)與已經(jīng)研發(fā)出的4臺微生物燃料電池受到了中國、日本和英國專家的一致好評。師姐畢業(yè)后將系統(tǒng)交到同實驗室的師弟手中，經(jīng)過一年多努力，師弟們引入植物，將“零能耗”改進(jìn)為“負(fù)能耗”。
“這是一套將"人工濕地法"治污與生物電化學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合的污水治理系統(tǒng)，改進(jìn)之處在于我們將植物根系培育成薄層狀后插入電極間，構(gòu)建高性能光合電池。”關(guān)遼介紹，微生物燃料電池利用污水中的有機(jī)物產(chǎn)電，植物通過光合作用吸收多余的氮磷，通過根系釋放和污水中成分相同、能夠被微生物代謝并產(chǎn)生電能的有機(jī)物，這樣污水本身成為發(fā)電原料，加上植物的助力，滿足系統(tǒng)本身處理污水所需電能，還能夠提供電能供風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，可以說是“負(fù)能耗”污水處理系統(tǒng)。
經(jīng)反復(fù)實驗，團(tuán)隊成員對系統(tǒng)又進(jìn)行了優(yōu)化，他們采用先進(jìn)工藝制備了排列更為密集的活性炭電極，通過增加電極比表面積，提升了電池總功率。前人設(shè)計的微生物燃料電池容量很小，達(dá)到1.3升已經(jīng)非常不容易，我們在實驗室規(guī)模已經(jīng)達(dá)到40升，據(jù)了解，這在國內(nèi)外處于高度領(lǐng)先的水平。
記者觀察發(fā)現(xiàn)，整個水池分八組，每組水池中插有一根碳棒，水池的一邊是一塊活性炭板，“碳棒相當(dāng)于電池的"-"，炭板是"+"，整個水池就相當(dāng)于"生物電池箱"，導(dǎo)線連接正負(fù)極，就能發(fā)電了。”關(guān)遼向記者示范，“由于我們利用的這種厭氧生物是一種產(chǎn)電微生物，它在"吃"掉污染物的同時會"吐"出電，再通過導(dǎo)電的碳棒導(dǎo)出來，用導(dǎo)線收集后就能直接使用了。據(jù)估算，產(chǎn)電量足夠整套設(shè)備自運行使用。”
“我和團(tuán)隊從去年起開始研究這個"生物去污電池"，隨著項目推進(jìn)，克服了不少困難，也收獲了國內(nèi)外環(huán)科領(lǐng)域?qū)＜业馁澷p，雖然項目離落地投產(chǎn)還有一定距離，但我們相信這一新技術(shù)將會對建設(shè)美麗天津貢獻(xiàn)一份力量。”
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