以生物质为碳源的人工湿地型微生物燃料电池脱氮研究
发布时间：2021-03-05 02:01
针对低碳源污水深度脱氮处理的需要,本研究构建了一种将人工湿地（CW）和微生物燃料电池（MFC）组合的系统,用于低碳氮比（C/N）污水的深度脱氮处理和产电性能研究。主要针对目前废水生物处理技术普遍存在的高能耗问题,采用MFC和MFC-CW在获得电能的同时净化废水,减少污染。通过不同的工艺参数配置,研究了不同电压输出下的MFC处理废水的特性,并与传统废水生物脱氮工艺进行了对比,探究了MFC应用于废水处理的关键技术。同时,采用预处理过的天然生物质和木质纤维素作为碳源促进系统脱氮,并研究分析了电极间距、水力停留时间（HRT）、C/N等因素对系统脱氮除碳及产电性能的影响。主要研究内容和结果如下:（1）成功构建并启动了无膜式单室型空气阴极MFC装置、人工湿地-MFC复合装置,对照装置（CK）;底物浓度会影响装置产电性能,进水的化学需氧量（COD）浓度越高,MFC和MFC-CW的电压输出越大,且MFC-CW的电压输出整体上高于MFC;电池系统的电极间距为18cm时,两组电池的产电性能最好;MFC和MFC-CW在外接电阻都为500?时,系统的最高功率密度分别为1.11mW/m2和...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究技术路线图
型微生物燃料电池系统如图 2-1 所示。燃料电池主体的内径为 30cm，高为 55cm，装置过水方向为上向流为填料层，阳极板嵌入填料层内，阴极板则放在装对厌氧而阴极区好氧[83]。阴、阳极材料均由片状mm）制成。石墨电极板使用前进行打磨，用微型电微生物生长和附着能力[21][84]，提高 MFC 系统的产电合电路，分别调节两个电阻箱的外电阻为 1000 。精度等设计而成，由广东数码运营公司负责设计和调字式万用电表进行校准，从而确保监测结果的准确性如图 2-2 所示，MFC-CW 系统是在单室型 MFC 装置极能从空气及水葫芦根系共同吸收氧气[85]。用植物为每日 8:00 至 20:00。水葫芦是美化环境、净化水质性强。水葫芦对氮、磷、钾、钙等多种无机元素都有为人工湿地种植的植物，与微生物燃料电池联用，净置作为空白对照组，利用微生物降解废水，考察微生组装置的对比研究。
图 2-2 微生物燃料电池系统实物图Fig.2-2 Pictures of the microbial fuel cell system2 实验运行条件实验室所用微生物菌种取自南京市江宁开发区污水处理厂氧化沟内的混合液活SV=54%，MLSS=6634mg/L，SVI=81.4mL/g）。将取回的活性污泥静置一段时间清液，重复上述步骤 2~3 次。将活性污泥置于厌氧条件下培养驯化 10 天，定期物生长所需要的营养液。驯化结束后，将污泥和葡萄糖培养液按 1:2 比例混合作燃料电池的接种底物[21]。MFC 进水采用人工配水，初期以葡萄糖配制 COD 浓Cl 配制 NH+4-N 浓度，NaHCO3调节碱度，实验所需培养液的组成如表 2-3 所示表 2-3 微生物培养液配方表Tab.2-3 Formula of microbial culture solution名称 浓度 纯度磷酸氢二钠 4.099g/L AR磷酸二氢钠 2.54g/L AR氯化铵 0.31g/L AR氯化钾 0.13g/L 分析纯
【参考文献】：
期刊论文
[1]壳类农业废弃物固体碳源释碳性能研究[J]. 谢林花,丁绍兰,陈晓娇,王明. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2013(05)
[2]以纤维素物质为反硝化碳源的研究进展[J]. 袁宁,金蒙蒙. 辽宁化工. 2013(07)
[3]城市生物质厌氧产酸构建碳源的研究进展[J]. 刘辉,谢丽,周琪,陈银广. 环境科学与技术. 2013(07)
[4]固体纤维素类废物作为反硝化碳源滤料的比选[J]. 李斌,郝瑞霞. 环境科学. 2013(04)
[5]初沉发酵池和悬浮填料技术在污水处理厂提标改造中的应用[J]. 杨敏,刘玉宽,张海峰,孙永利,郑兴灿,张秀华,张贺满. 给水排水. 2013(02)
[6]人工湿地在应用中存在的问题及解决措施[J]. 黄锦楼,陈琴,许连煌. 环境科学. 2013(01)
[7]低碳源条件下利用侧流活性污泥水解技术强化生物脱氮除磷[J]. 刘智晓,Gert Petersen,张伟,Alexander Grossmann,詹卫东. 给水排水. 2013(01)
[8]双室型无质子膜MFC协同去除COD和含氮污染物的能力[J]. 冉春秋,崔玉波,赵不凋,李海燕,孙佳楠,金政. 土木建筑与环境工程. 2012(06)
[9]碱预处理稻草补充反硝化碳源特性研究[J]. 吕顺,吴志超,王志伟,李彬,于鸿光,张一帆. 水处理技术. 2012(12)
[10]单室不锈钢阳极微生物燃料电池强化反硝化的研究[J]. 章轶磊,崔康平,孙世群,曹晓燕. 广东化工. 2012(02)
博士论文
[1]微生物燃料电池同步脱氮产电性能及机理研究[D]. 张吉强.浙江大学 2014
[2]平原河网受污染原水生物膜预处理工艺技术研究[D]. 冯丽娟.浙江大学 2013
硕士论文
[1]外加碳源人工湿地处理污水厂尾水的脱氮工艺研究[D]. 苑天晓.北京林业大学 2016
[2]单室空气阴极微生物燃料电池性能优化基础研究[D]. 陈禧.华南理工大学 2011
本文编号：3064369
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究技术路线图
型微生物燃料电池系统如图 2-1 所示。燃料电池主体的内径为 30cm，高为 55cm，装置过水方向为上向流为填料层，阳极板嵌入填料层内，阴极板则放在装对厌氧而阴极区好氧[83]。阴、阳极材料均由片状mm）制成。石墨电极板使用前进行打磨，用微型电微生物生长和附着能力[21][84]，提高 MFC 系统的产电合电路，分别调节两个电阻箱的外电阻为 1000 。精度等设计而成，由广东数码运营公司负责设计和调字式万用电表进行校准，从而确保监测结果的准确性如图 2-2 所示，MFC-CW 系统是在单室型 MFC 装置极能从空气及水葫芦根系共同吸收氧气[85]。用植物为每日 8:00 至 20:00。水葫芦是美化环境、净化水质性强。水葫芦对氮、磷、钾、钙等多种无机元素都有为人工湿地种植的植物，与微生物燃料电池联用，净置作为空白对照组，利用微生物降解废水，考察微生组装置的对比研究。
图 2-2 微生物燃料电池系统实物图Fig.2-2 Pictures of the microbial fuel cell system2 实验运行条件实验室所用微生物菌种取自南京市江宁开发区污水处理厂氧化沟内的混合液活SV=54%，MLSS=6634mg/L，SVI=81.4mL/g）。将取回的活性污泥静置一段时间清液，重复上述步骤 2~3 次。将活性污泥置于厌氧条件下培养驯化 10 天，定期物生长所需要的营养液。驯化结束后，将污泥和葡萄糖培养液按 1:2 比例混合作燃料电池的接种底物[21]。MFC 进水采用人工配水，初期以葡萄糖配制 COD 浓Cl 配制 NH+4-N 浓度，NaHCO3调节碱度，实验所需培养液的组成如表 2-3 所示表 2-3 微生物培养液配方表Tab.2-3 Formula of microbial culture solution名称 浓度 纯度磷酸氢二钠 4.099g/L AR磷酸二氢钠 2.54g/L AR氯化铵 0.31g/L AR氯化钾 0.13g/L 分析纯
【参考文献】：
期刊论文
[1]壳类农业废弃物固体碳源释碳性能研究[J]. 谢林花,丁绍兰,陈晓娇,王明. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2013(05)
[2]以纤维素物质为反硝化碳源的研究进展[J]. 袁宁,金蒙蒙. 辽宁化工. 2013(07)
[3]城市生物质厌氧产酸构建碳源的研究进展[J]. 刘辉,谢丽,周琪,陈银广. 环境科学与技术. 2013(07)
[4]固体纤维素类废物作为反硝化碳源滤料的比选[J]. 李斌,郝瑞霞. 环境科学. 2013(04)
[5]初沉发酵池和悬浮填料技术在污水处理厂提标改造中的应用[J]. 杨敏,刘玉宽,张海峰,孙永利,郑兴灿,张秀华,张贺满. 给水排水. 2013(02)
[6]人工湿地在应用中存在的问题及解决措施[J]. 黄锦楼,陈琴,许连煌. 环境科学. 2013(01)
[7]低碳源条件下利用侧流活性污泥水解技术强化生物脱氮除磷[J]. 刘智晓,Gert Petersen,张伟,Alexander Grossmann,詹卫东. 给水排水. 2013(01)
[8]双室型无质子膜MFC协同去除COD和含氮污染物的能力[J]. 冉春秋,崔玉波,赵不凋,李海燕,孙佳楠,金政. 土木建筑与环境工程. 2012(06)
[9]碱预处理稻草补充反硝化碳源特性研究[J]. 吕顺,吴志超,王志伟,李彬,于鸿光,张一帆. 水处理技术. 2012(12)
[10]单室不锈钢阳极微生物燃料电池强化反硝化的研究[J]. 章轶磊,崔康平,孙世群,曹晓燕. 广东化工. 2012(02)
博士论文
[1]微生物燃料电池同步脱氮产电性能及机理研究[D]. 张吉强.浙江大学 2014
[2]平原河网受污染原水生物膜预处理工艺技术研究[D]. 冯丽娟.浙江大学 2013
硕士论文
[1]外加碳源人工湿地处理污水厂尾水的脱氮工艺研究[D]. 苑天晓.北京林业大学 2016
[2]单室空气阴极微生物燃料电池性能优化基础研究[D]. 陈禧.华南理工大学 2011
本文编号：3064369
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