人工湿地型微生物燃料电池在处理含盐废水中的性能研究
发布时间：2021-07-15 14:28
本研究以垂直流式人工湿地型微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）为研究对象,通过通入含盐处理的废水（ST）和非盐处理的废水（NT）,研究在处理两种废水的过程中生物质电能的产生情况,以及合成废水中总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、化学需氧量（COD）的清除效率。通过对接种的原始污泥和两套CW-MFC阴阳极部位污泥的微生物群落相对丰度、胞外聚合物（EPS）种类、功能微生物类群的分析比对,阐述水质净化效果和电力产生结论。最终,通过成本-效益分析模型（CBA）,以成本效益比（CBR）表征几种CW-MFC系统处理废水时的综合收益比,从而初步评估人工湿地型微生物燃料电池处理含盐废水的社会经济效益。实验结果表明:（1）当使用垂直流式人工湿地型微生物燃料电池处理含盐废水时,盐度并未显著抑制TP和COD的清除率,但是NH4+-N和TN在ST中的清除率显著低于NT（p<0.05）;（2）盐度的引入直接增加了湿地环境中的总离子强度（最大电导率可达到9.85 mS/cm）,同时有效降低装置内阻（ST中...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究内容概述图
山东师范大学硕士学位论文141.5.2技术路线本实验主要技术路线如下：图1-2实验研究技术路线图Fig1-2Flowchartoftheresearchworkoftheexperiment1.5.3研究意义本研究以习近平生态文明思想为指导思想，着眼于“山水林田湖草生命共同体”的生态和谐共生，课题的选择和确定是历经充分调研和研阅文献的基础上展开的，它紧紧围绕新时代生态环境高质量发展的总目标，聚焦含盐废水的生态治理，以垂直流式人工湿地型微生物燃料电池为技术手段探索新的含盐废水污染控制治理方案。通过本研究可以丰富利用生态工程技术——CW-MFC处理含盐生活污水的技术内容，开拓含盐废水综合利用的思路以及为下一步利用CW-MFC处理高盐度生活污水以及河海交汇处水体污染提供可以借鉴的经验。同时，本选题着重探讨了盐度影响CW-MFC中微生物群落结构演替以及产电性能增益的研究，在净化水体环境（含盐污染水体）的同时，将化学能和生物质能源通过微生物生理生化代谢作用转化为电能，为微生物资源的开发利用贡献了一定参考价值。进而也为我国黄河流域生态保护和高质量发展略尽绵薄之力。
山东师范大学硕士学位论文15第2章材料及方法2.1实验装置实验所用装置为垂直流式（上流型）人工湿地型微生物燃料电池。实验装置包括进出水箱、电压采集系统、反应器（人工湿地型微生物燃料电池）、湿地植物，四大部分组成。其中电压采集装置与反应器中微生物燃料电池以导线连接，反应器通过PVC管和蠕动泵进出水箱。其中进水箱体积为20L的长方体塑料材质的敞口容器，便于更换营养液及装置进水管取水。数据采集系统为4通道数据采集，每15min自动采集1次CW-MFC产生的电压值，并将瞬时电压保存于电脑中。所构建的实验组和对照组人工湿地型微生物燃料电池均处于有机玻璃制做的反应器内，具体装置图见图2-1。反应器高55cm、内径为18cm，其中布满人工湿地的填料，由鹅卵石、陶粒、沙子、活性炭以及微生物燃料电池阳极、阴极构成，构建微生物燃料电池所接种的活性污泥来自于济南某污水处理厂的厌氧反应池。在实验室条件下厌氧培养驯化一段时间（45d），培养完成后，用去离子水冲洗污泥，目的是去除残留的碳源，并用0.15mm孔径的不绣钢滤网滤去杂质。图2-1实验装置图Fig2-1SchematicofthedeviceA布水层鹅卵石B陶粒和沙子混合物C微生物燃料电池阳极D活性炭E钛网片（微生物燃料电池阴极）F湿地植物G蠕动泵H进水口I出水口J铜丝导线K外电阻L万用表M控制面板（电脑）
【参考文献】：
期刊论文
[1]胞外聚合物在强化生物除磷中的作用研究[J]. 陶光建,龙向宇,方振东,唐然,李永青. 当代化工. 2019(11)
[2]催化臭氧氧化深度处理高含盐废水的工程应用[J]. 何灿,黄祁,张力磊,罗华霖,薛通. 工业水处理. 2019(11)
[3]我国海水淡化若干问题及对策[J]. 闫佳伟,王红瑞,朱中凡,白琪阶. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(02)
[4]生态环境退化的成本效益分析[J]. 孙启星,赵嘉栋,杨垣鑫. 智库时代. 2019(41)
[5]采用MVR工艺处理三氯异氰尿酸生产中产生的高盐废水[J]. 延凤英. 中国氯碱. 2019(08)
[6]氧化-沉淀法处理无铬钝化电解锰污水[J]. 刘少友,李雯,曹剑,王智. 水处理技术. 2019(08)
[7]金属氧化物/膨润土催化剂臭氧催化处理高盐废水[J]. 王振东,刘东方,李文姣,廖力锐,王希越,魏孝承. 水处理技术. 2019(01)
[8]机械蒸汽再压缩技术处理阿斯巴甜生产废水的研究[J]. 周海云,姜伟立,徐晨,姚洪齐,刘树洋. 工业水处理. 2017(09)
[9]湿地型微生物燃料电池处理废水及同步产电研究[J]. 王丽,李雪,王琳. 现代化工. 2017(06)
[10]新型水循环之海水冲厕的可持续应用[J]. 柳晓明,戴吉,吴镝,江峰,陈光浩,徐浩光,Mark C.M.van Loosdrecht. Engineering. 2016(04)
博士论文
[1]低能耗电化学处理含盐有机废水的研究[D]. 马鹏飞.陕西科技大学 2019
[2]微生物燃料电池技术处理炼油废水同步产电及系统内协同作用与代谢特征研究[D]. 郭璇.中国石油大学（北京） 2014
[3]基于质子传输强化的微生物燃料电池传输特性及性能强化[D]. 张亮.重庆大学 2014
[4]与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化过程N2O释放研究[D]. 孔强.山东大学 2013
硕士论文
[1]湿地型微生物燃料电池的数值模拟和实验研究[D]. 张恒超.哈尔滨工业大学 2019
[2]高含盐废水近零排放技术研究[D]. 瞿瑞.重庆交通大学 2016
[3]人工湿地型微生物燃料电池复合系统的微生物特性研究[D]. 李婷婷.东南大学 2015
[4]膜分离处理工业废水及其回用的应用研究[D]. 张彬.华东理工大学 2015
[5]组合潜流人工湿地处理含盐生活污水的研究[D]. 郭好江.中国海洋大学 2014
[6]高盐废水的生物法处理研究[D]. 宋晶.大连工业大学 2010
[7]MBR工艺处理高盐废水的试验研究[D]. 张哲.青岛大学 2009
[8]天津滨海新区海水利用管理研究[D]. 高培然.天津大学 2009
[9]蜈蚣草人工湿地处理含砷废水的研究[D]. 孙桂琴.南昌大学 2007
本文编号：3285884
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究内容概述图
山东师范大学硕士学位论文141.5.2技术路线本实验主要技术路线如下：图1-2实验研究技术路线图Fig1-2Flowchartoftheresearchworkoftheexperiment1.5.3研究意义本研究以习近平生态文明思想为指导思想，着眼于“山水林田湖草生命共同体”的生态和谐共生，课题的选择和确定是历经充分调研和研阅文献的基础上展开的，它紧紧围绕新时代生态环境高质量发展的总目标，聚焦含盐废水的生态治理，以垂直流式人工湿地型微生物燃料电池为技术手段探索新的含盐废水污染控制治理方案。通过本研究可以丰富利用生态工程技术——CW-MFC处理含盐生活污水的技术内容，开拓含盐废水综合利用的思路以及为下一步利用CW-MFC处理高盐度生活污水以及河海交汇处水体污染提供可以借鉴的经验。同时，本选题着重探讨了盐度影响CW-MFC中微生物群落结构演替以及产电性能增益的研究，在净化水体环境（含盐污染水体）的同时，将化学能和生物质能源通过微生物生理生化代谢作用转化为电能，为微生物资源的开发利用贡献了一定参考价值。进而也为我国黄河流域生态保护和高质量发展略尽绵薄之力。
山东师范大学硕士学位论文15第2章材料及方法2.1实验装置实验所用装置为垂直流式（上流型）人工湿地型微生物燃料电池。实验装置包括进出水箱、电压采集系统、反应器（人工湿地型微生物燃料电池）、湿地植物，四大部分组成。其中电压采集装置与反应器中微生物燃料电池以导线连接，反应器通过PVC管和蠕动泵进出水箱。其中进水箱体积为20L的长方体塑料材质的敞口容器，便于更换营养液及装置进水管取水。数据采集系统为4通道数据采集，每15min自动采集1次CW-MFC产生的电压值，并将瞬时电压保存于电脑中。所构建的实验组和对照组人工湿地型微生物燃料电池均处于有机玻璃制做的反应器内，具体装置图见图2-1。反应器高55cm、内径为18cm，其中布满人工湿地的填料，由鹅卵石、陶粒、沙子、活性炭以及微生物燃料电池阳极、阴极构成，构建微生物燃料电池所接种的活性污泥来自于济南某污水处理厂的厌氧反应池。在实验室条件下厌氧培养驯化一段时间（45d），培养完成后，用去离子水冲洗污泥，目的是去除残留的碳源，并用0.15mm孔径的不绣钢滤网滤去杂质。图2-1实验装置图Fig2-1SchematicofthedeviceA布水层鹅卵石B陶粒和沙子混合物C微生物燃料电池阳极D活性炭E钛网片（微生物燃料电池阴极）F湿地植物G蠕动泵H进水口I出水口J铜丝导线K外电阻L万用表M控制面板（电脑）
【参考文献】：
期刊论文
[1]胞外聚合物在强化生物除磷中的作用研究[J]. 陶光建,龙向宇,方振东,唐然,李永青. 当代化工. 2019(11)
[2]催化臭氧氧化深度处理高含盐废水的工程应用[J]. 何灿,黄祁,张力磊,罗华霖,薛通. 工业水处理. 2019(11)
[3]我国海水淡化若干问题及对策[J]. 闫佳伟,王红瑞,朱中凡,白琪阶. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(02)
[4]生态环境退化的成本效益分析[J]. 孙启星,赵嘉栋,杨垣鑫. 智库时代. 2019(41)
[5]采用MVR工艺处理三氯异氰尿酸生产中产生的高盐废水[J]. 延凤英. 中国氯碱. 2019(08)
[6]氧化-沉淀法处理无铬钝化电解锰污水[J]. 刘少友,李雯,曹剑,王智. 水处理技术. 2019(08)
[7]金属氧化物/膨润土催化剂臭氧催化处理高盐废水[J]. 王振东,刘东方,李文姣,廖力锐,王希越,魏孝承. 水处理技术. 2019(01)
[8]机械蒸汽再压缩技术处理阿斯巴甜生产废水的研究[J]. 周海云,姜伟立,徐晨,姚洪齐,刘树洋. 工业水处理. 2017(09)
[9]湿地型微生物燃料电池处理废水及同步产电研究[J]. 王丽,李雪,王琳. 现代化工. 2017(06)
[10]新型水循环之海水冲厕的可持续应用[J]. 柳晓明,戴吉,吴镝,江峰,陈光浩,徐浩光,Mark C.M.van Loosdrecht. Engineering. 2016(04)
博士论文
[1]低能耗电化学处理含盐有机废水的研究[D]. 马鹏飞.陕西科技大学 2019
[2]微生物燃料电池技术处理炼油废水同步产电及系统内协同作用与代谢特征研究[D]. 郭璇.中国石油大学（北京） 2014
[3]基于质子传输强化的微生物燃料电池传输特性及性能强化[D]. 张亮.重庆大学 2014
[4]与厌氧氨氧化相匹配的亚硝化过程N2O释放研究[D]. 孔强.山东大学 2013
硕士论文
[1]湿地型微生物燃料电池的数值模拟和实验研究[D]. 张恒超.哈尔滨工业大学 2019
[2]高含盐废水近零排放技术研究[D]. 瞿瑞.重庆交通大学 2016
[3]人工湿地型微生物燃料电池复合系统的微生物特性研究[D]. 李婷婷.东南大学 2015
[4]膜分离处理工业废水及其回用的应用研究[D]. 张彬.华东理工大学 2015
[5]组合潜流人工湿地处理含盐生活污水的研究[D]. 郭好江.中国海洋大学 2014
[6]高盐废水的生物法处理研究[D]. 宋晶.大连工业大学 2010
[7]MBR工艺处理高盐废水的试验研究[D]. 张哲.青岛大学 2009
[8]天津滨海新区海水利用管理研究[D]. 高培然.天津大学 2009
[9]蜈蚣草人工湿地处理含砷废水的研究[D]. 孙桂琴.南昌大学 2007
本文编号：3285884
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