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微生物燃料电池(MFC)是一种利用细菌通过生物质产生电能的新方法,其产电性能受反应器构型、电极材料、基质的直接影响,底物因能为MFC中的产电菌提供能源,被认为是影响MFC产电最重要的因素。为提升底物中能被产电菌利用的物质含量,本实验采用低温热解与过氧化氢结合的热氧化法对污泥进行破解,因过氧化氢在氧化过程中不产生污染物,所以热氧化法与MFC技术的结合值得期待。为此,本实验将热氧化法预处理后的污泥作为MFC燃料,分析污泥水解后性质的变化,且分析温度、时间、pH、过氧化氢投加量对污泥水解的影响,并对MFC的产电性能进行研究与分析,为环境保护与能源回收提供一种新方法。温度升高,使SCOD、蛋白质、多糖的含量逐渐升高,在100℃时,三者含量升至最大,分别为3897、2230、312 mg/L,是未处理污泥的23、8、20倍。随时间延长,细胞内有机质不断溶出并水解,使液相中SCOD、蛋白质、多糖不断增加,但水解大部分在30min内已经完成,继续加长时间对污泥的水解作用影响不大;pH值升高,过氧化氢对污泥的破解效果越好,其氧化性在碱性条件下高于酸性环境,在pH=13时,SCOD含量为3676 mg/L;在投加量低于100 g/kg TSS时SCOD的溶解速率较大,随后减缓;当投加量为300 g/kg TSS时,SCOD含量达至最大3687mg/L,是未处理污泥上清液的16倍。在继续投加过氧化氢,SCOD的含量有些微降低,蛋白质、多糖的水解趋势与其类似。正交试验表明,在80℃,30min,pH=11,300 g/kg TSS H202时的水解效果最佳,SCOD、氨氮、硝酸盐氮、蛋白质、多糖,挥发性脂肪酸的含量达到未处理前的17、19、21、2.2、4.6和3.8倍,VSS/TSS由41.67%下降至22.66%,上清液中有机物的含量均得到了相对较大的提升,且对污泥减量化有较好的促进效果,为接下来热氧化法预处理剩余污泥产电打下了良好的基础。将预处理后的污泥上清液作为燃料,MFC的产电性能随温度的升高而提升,在100℃时,MFC的输出功率共增大112 mW/m3,内阻共降低了 430.32Ω;热氧化法在30 min已完成90%的水解,在90 min时,MFC的输出功率增大了 176 mW/m3,内阻降低了 284.39Ω;随pH升高,SCOD、蛋白质、多糖的含量升高至最大,分别为3676、2587、349 mg/L。蛋白质和多糖分别在pH=11和pH=9时出现下降,氨氮和硝酸盐氮随pH升高而递减,在pH=1时有最大溶出量197、89 mg/L。pH=1时,MFC的最大输出功率增大101.9 mW/m3,内阻降低354.95Μ;过氧化氢的投加量在500 g/kg TSS时,MFC的产电性能最优良,最大输出功率增大125 mW/m3,内阻降低120.27Ω。MFC的产电性能并非和污泥预处理后有机质含量完全一致,在pH变化时尤为明显,可能是pH值的增加导致水解反应剧烈,上清液中挥发性脂肪酸含量低,水体中多为大分子有机物,难以被产电菌直接利用而导致产电低,但MFC的产电性能在温度、时间、H202投加量变化时与液相中的有机物含量确是一致的。总体来说,MFC基质中有机物的含量对MFC的产电性能有一定的促进作用,MFC基质中有机物质的含量越高,可被产电微生物利用的营养物质就越高,在一定程度上促进了产电微生物的繁殖与发育,提高了产电微生物的产电活性,增加了其传递电子的效率。