團隊負責人關遼在進行水處理的實驗。
污水處理裝置發(fā)出的電能輕松驅動一個風扇。
天津北方網訊：近日，南開大學環(huán)境科學與工程學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(tǒng)”，處理污水不僅實現“零能耗”，系統(tǒng)本身還能夠發(fā)電，驅動風扇轉動。
學生在調試污水發(fā)電處理系統(tǒng)，長滿綠植的電池裝置酷似盆栽。
這套系統(tǒng)改進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生競賽”一等獎，該系統(tǒng)與已經研發(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，經過一年多努力，師弟們引入植物，將“零能耗”改進為“負能耗”。
清洗各種試驗器皿也是個體力活。
“這是一套將‘人工濕地法’治污與生物電化學系統(tǒng)相結合的污水治理系統(tǒng)，改進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。”關遼介紹，微生物燃料電池利用污水中的有機物產電，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，滿足系統(tǒng)本身處理污水所需電能，還能夠提供電能供風扇轉動，可以說是“負能耗”污水處理系統(tǒng)。
污水處理前后對比。
經反復實驗，團隊成員對系統(tǒng)又進行了優(yōu)化，他們采用先進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。前人設計的微生物燃料電池容量很小，達到1.3升已經非常不容易，我們在實驗室規(guī)模已經達到40升，據了解，這在國內外處于高度領先的水平。
團隊也得到了師姐們的幫助。
記者觀察發(fā)現，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，“碳棒相當于電池的‘-’，炭板是‘+’，整個水池就相當于‘生物電池箱’，導線連接正負極，就能發(fā)電了。”關遼向記者示范，“由于我們利用的這種厭氧生物是一種產電微生物，它在‘吃’掉污染物的同時會‘吐’出電，再通過導電的碳棒導出來，用導線收集后就能直接使用了。據估算，產電量足夠整套設備自運行使用。”
“我和團隊從去年起開始研究這個‘生物去污電池’，隨著項目推進，克服了不少困難，也收獲了國內外環(huán)科領域專家的贊賞，雖然項目離落地投產還有一定距離，但我們相信這一新技術將會對建設美麗天津貢獻一份力量。”
