单室空气阴极微生物燃料电池反硝化系统构建与性能研究
发布时间：2021-07-04 13:16
微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）是一种利用产电微生物同步去除废水中的污染物和产生电能的废水处理技术。单室MFC具有高效低成本脱氮的潜力。针对传统废水生物反硝化脱氮存在效率低和能耗大的问题,本论文以单室空气阴极MFC作为代表性的单室MFC,构建单室MFC反硝化系统,系统研究其产电性能和脱氮性能。单室MFC中同时发生产电和反硝化过程。微生物去除硝酸根和亚硝酸根的COD消耗量分别为4.33 g COD·g-1 NO3--N和2.60 g COD·g-1 NO2--N。当基质浓度高于微生物去除硝酸根和亚硝酸根所需基质浓度时,硝酸根和亚硝酸根导致MFC在硝酸根和亚硝酸根去除过程的电压下降,但不影响MFC在反硝化结束后的稳定电压和最大功率密度。在长期运行过程中,MFC在反硝化结束后的最大功率密度(>25 W·m-3)保持稳定。硝酸根和亚硝酸根抑制部分非产电菌的活性,减少非产电菌消耗的COD,从而可提高MFC在...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：206 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
在反硝化细菌内的全程反硝化过程和机理[37]
图 1-6 在厌氧氨氧化菌内的厌氧氨氧化过程和机理[37]厌氧氨氧化的理论总反应式（式 1.11）[89]的产物只有氮气和水，但常见的包含碳酸氢盐参与反应的实际反应式（式 1.12）[90]的产物除了氮气和水外，还有少量的生物质（以CH2O0.5N0.15表示）和硝酸根。NH4++ NO2-→ N2+ 2H2O （1.11）NH4++ 1.32NO2-+ 0.066HCO3-+ 0.13H+→ 1.02N2+ 0.26NO3-+ 0.066CH2O0.5N0.15+ 2.03H2O （1.12）厌氧氨氧化菌是以二氧化碳为碳源的自养菌，因此 ANAMMOX 工艺无需添加有机碳源，降低了脱氮的药剂费用。厌氧氨氧化过程产生的生物量（污泥）少（式 1.12），因此 ANAMMOX 工艺还具有污泥处理费用低的优点。以上两个优点均有效降低了 ANAMMOX 工艺的脱氮成本。报道的 ANAMMOX 工艺的容积脱氮速率[91]可达传统生物脱氮工艺的容积脱氮速率的 10 倍以上，表明ANAMMOX 工艺的脱氮潜力显著高于传统生物脱氮工艺。不过，ANAMMOX 工
conc）表征。这两种损失引起的过电位如下[132]： act=RTαnFln i0（1.23） conc=RTαnFlnidid-i（1.24），α 为反应的传递系数，i 为电流密度，i0为交换电流密度，id.23 和式 1.24 表明，在交换电流密度和极限电流密度一定时，密度区域比在高电流密度区域显著，而传质损失在高电流密度度区域显著[131, 132]。的欧姆电压降（ΔEΩ）按下式计算：ΔEΩ= IRΩ（1.25），I 为电流，RΩ为系统的欧姆内阻。三种电动势损失均可在极化曲线（图 1-7）的不同区域得到反
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物直接种间电子传递:机制及应用[J]. 黄玲艳,刘星,周顺桂. 土壤学报. 2018(06)
[2]吸收胞外电子的电活性微生物[J]. 靖宪月,陈姗姗,周顺桂. 微生物学报. 2018(01)
[3]土壤微生物—腐殖质—矿物间的胞外电子传递机制研究进展[J]. 吴云当,李芳柏,刘同旭. 土壤学报. 2016(02)
[4]游离氨和游离亚硝酸对亚硝态氮氧化菌活性的影响[J]. 张宇坤,王淑莹,董怡君,彭永臻. 中国环境科学. 2014(05)
[5]产电微生物及其生理生化特性[J]. 谢作甫,郑平,张吉强,蔡靖. 科技通报. 2013(03)
[6]碳源对生物膜同步硝化反硝化脱氮影响[J]. 魏海娟,张永祥,蒋源,张璨. 北京工业大学学报. 2010(04)
本文编号：3264856
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：206 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
在反硝化细菌内的全程反硝化过程和机理[37]
图 1-6 在厌氧氨氧化菌内的厌氧氨氧化过程和机理[37]厌氧氨氧化的理论总反应式（式 1.11）[89]的产物只有氮气和水，但常见的包含碳酸氢盐参与反应的实际反应式（式 1.12）[90]的产物除了氮气和水外，还有少量的生物质（以CH2O0.5N0.15表示）和硝酸根。NH4++ NO2-→ N2+ 2H2O （1.11）NH4++ 1.32NO2-+ 0.066HCO3-+ 0.13H+→ 1.02N2+ 0.26NO3-+ 0.066CH2O0.5N0.15+ 2.03H2O （1.12）厌氧氨氧化菌是以二氧化碳为碳源的自养菌，因此 ANAMMOX 工艺无需添加有机碳源，降低了脱氮的药剂费用。厌氧氨氧化过程产生的生物量（污泥）少（式 1.12），因此 ANAMMOX 工艺还具有污泥处理费用低的优点。以上两个优点均有效降低了 ANAMMOX 工艺的脱氮成本。报道的 ANAMMOX 工艺的容积脱氮速率[91]可达传统生物脱氮工艺的容积脱氮速率的 10 倍以上，表明ANAMMOX 工艺的脱氮潜力显著高于传统生物脱氮工艺。不过，ANAMMOX 工
conc）表征。这两种损失引起的过电位如下[132]： act=RTαnFln i0（1.23） conc=RTαnFlnidid-i（1.24），α 为反应的传递系数，i 为电流密度，i0为交换电流密度，id.23 和式 1.24 表明，在交换电流密度和极限电流密度一定时，密度区域比在高电流密度区域显著，而传质损失在高电流密度度区域显著[131, 132]。的欧姆电压降（ΔEΩ）按下式计算：ΔEΩ= IRΩ（1.25），I 为电流，RΩ为系统的欧姆内阻。三种电动势损失均可在极化曲线（图 1-7）的不同区域得到反
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物直接种间电子传递:机制及应用[J]. 黄玲艳,刘星,周顺桂. 土壤学报. 2018(06)
[2]吸收胞外电子的电活性微生物[J]. 靖宪月,陈姗姗,周顺桂. 微生物学报. 2018(01)
[3]土壤微生物—腐殖质—矿物间的胞外电子传递机制研究进展[J]. 吴云当,李芳柏,刘同旭. 土壤学报. 2016(02)
[4]游离氨和游离亚硝酸对亚硝态氮氧化菌活性的影响[J]. 张宇坤,王淑莹,董怡君,彭永臻. 中国环境科学. 2014(05)
[5]产电微生物及其生理生化特性[J]. 谢作甫,郑平,张吉强,蔡靖. 科技通报. 2013(03)
[6]碳源对生物膜同步硝化反硝化脱氮影响[J]. 魏海娟,张永祥,蒋源,张璨. 北京工业大学学报. 2010(04)
本文编号：3264856
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3264856.html
