團隊負責人關(guān)遼在進(jìn)行水處理的實(shí)驗。
污水處理裝置發(fā)出的電能輕松驅動(dòng)一個(gè)風(fēng)扇。
學(xué)生在調試污水發(fā)電處理系統，長(cháng)滿(mǎn)綠植的電池裝置酷似盆栽。
清洗各種試驗器皿也是個(gè)體力活。
污水處理前后對比。
團隊也得到了師姐們的幫助。
近日，南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院本科生團隊研制出“基于綠色生物發(fā)電的零能耗污水處理系統”，處理污水不僅實(shí)現“零能耗”，系統本身還能夠發(fā)電，驅動(dòng)風(fēng)扇轉動(dòng)。
這套系統改進(jìn)于他們的師姐研制的“零碳排自運行可持續廢水處理系統”，2013年，三位師姐憑借此系統獲得了“環(huán)保與新能源國際大學(xué)生競賽”一等獎，該系統與已經(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(zhuān)家的一致好評。師姐畢業(yè)后將系統交到同實(shí)驗室的師弟手中，經(jīng)過(guò)一年多努力，師弟們引入植物，將“零能耗”改進(jìn)為“負能耗”。
“這是一套將"人工濕地法"治污與生物電化學(xué)系統相結合的污水治理系統，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物產(chǎn)電，植物通過(guò)光合作用吸收多余的氮磷，通過(guò)根系釋放和污水中成分相同、能夠被微生物代謝并產(chǎn)生電能的有機物，這樣污水本身成為發(fā)電原料，加上植物的助力，滿(mǎn)足系統本身處理污水所需電能，還能夠提供電能供風(fēng)扇轉動(dòng)，可以說(shuō)是“負能耗”污水處理系統。
經(jīng)反復實(shí)驗，團隊成員對系統又進(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(guò)增加電極比表面積，提升了電池總功率。前人設計的微生物燃料電池容量很小，達到1.3升已經(jīng)非常不容易，我們在實(shí)驗室規模已經(jīng)達到40升，據了解，這在國內外處于高度領(lǐng)先的水平。
記者觀(guān)察發(fā)現，整個(gè)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，“碳棒相當于電池的"-"，炭板是"+"，整個(gè)水池就相當于"生物電池箱"，導線(xiàn)連接正負極，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(shí)會(huì )"吐"出電，再通過(guò)導電的碳棒導出來(lái)，用導線(xiàn)收集后就能直接使用了。據估算，產(chǎn)電量足夠整套設備自運行使用。”
“我和團隊從去年起開(kāi)始研究這個(gè)"生物去污電池"，隨著(zhù)項目推進(jìn)，克服了不少困難，也收獲了國內外環(huán)科領(lǐng)域專(zhuān)家的贊賞，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(huì )對建設美麗天津貢獻一份力量。”
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