影响厌氧氨氧化微生物燃料电池脱氮性能的因素研究

发布时间：2018-06-10 16:48

  本文选题：ANAMMOX-MFC + 脱氮　； 参考：《重庆交通大学》2017年硕士论文

【摘要】：面对能源短缺和环境污染的双重压力,兼具脱氮产电性能的微生物燃料电池(MFC)和简便经济的厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮工艺成为了国内外学者研究的热点。目前,已有研究者成功实现微生物燃料电池和厌氧氨氧化工艺的结合,但仍需进一步探明不同影响因素对厌氧氨氧化微生物燃料电池脱氮产电性能的影响。本文通过接种厌氧氨氧化污泥到微生物燃料电池阳极,成功启动厌氧氨氧化微生物燃料电池(ANAMMOX-MFC),并进一步研究了不同因素对其脱氮产电性能的影响,以及葡萄糖和苯酚对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的影响,主要结果如下:(1)通过接种厌氧氨氧化污泥,并逐步提高基质浓度,经过35天成功启动ANAMMOX-MFC。本实验通过接种ANAMMOX污泥到MFC阳极室,采用逐步提升基质浓度(30mg/L~90mg/L)的方法,经过35天的调试运行成功启动ANAMMOX-MFC。稳定运行期间,NH4+-N、NO2--N和TN去除效率保持在75%、91%和76%,NH4+-N、NO2--N和TN的去除速率保持在203.8±5.6mgN/L·d、246.7±7.3mgN/L·d和406.9±9.5mgN/L·d,此时NH4+-N去除:NO2--N去除:NO3--N生成等于1:1.21:0.21接近于理论值1:1.32:0.26。外电阻为1000Ω时,最大输出电压和最大输出功率密度保持在204.2±3.7mV和92.7±1.2mW/m3。(2)ANAMMOX-MFC基质抑制动力学研究,揭示了ANAMMOX-MFC污染物降解动力学规律。实测数据通过Haldane动力学模型拟合,得到基质NH4+-N最大比反应速率qmax为0.397kgN/m3·d,氨氮半饱和常数KS为90.09mg/L,氨氮抑制常数Ki为301.33mg/L。相关系数R2为0.972。得到基质NO2--N最大比反应速率qmax为0.4383kgN/m3·d,亚硝态氮半饱和常数KS为20.39mg/L,亚硝态氮抑制常数为80.53mg/L,相关系数R2为0.969。(3)考察了HRT、温度和pH对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的影响。设定HRT变化梯度为(6h、8h、10h),本试验条件下ANAMMOX-MFC的最适HRT为8h,HRT过短或过长都会对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能产生影响。设定温度变化梯度为(25℃、30℃、35℃、40℃),本试验条件下ANAMMOXMFC的最适温度为35℃,高于或低于此温度ANAMMOX-MFC的脱氮产电性能都会受到抑制。经过极化曲线拟合得到温度变化对ANAMMOX-MFC内阻影响较小,不同温度条件下输出电压和容积脱氮速率密切相关,可以通过输出电压变化来指示容积脱氮速率。设定pH变化梯度为(6.5、7.5、8.5、9.5),得出ANAMMOX-MFC的最适pH为7.5,pH值过高或过低ANAMMOX-MFC的脱氮产电性能都会受到抑制。经过极化曲线拟合得到pH值变化对ANAMMOX-MFC内阻影响较小。(4)研究了葡萄糖对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的影响。研究了不同浓度葡萄糖对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的短期影响,设定COD梯度为(125mg/L、240mg/L、373mg/L、507mg/L、613mg/L)。实验结果表明,当COD较低(125mg/L~240 mg/L)时,对ANAMMOX菌有促进作用,ANAMMOX-MFC脱氮产电性能增强,此时反应器进出水COD变化不大;当COD高于373mg/L时,产电性能逐渐下降,NH4+-N去除率和去除速率逐渐下降,而NO2--N去除率和去除速率基本保持不变,此时出水COD也出现降低,说明厌氧氨氧化菌活性受到抑制,反硝化菌活性开始增强。极化曲线拟合程度较低,COD浓度变化对电池内阻影响较小。(5)研究了苯酚对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的影响。研究了不同浓度苯酚对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的短期影响,设定COD梯度为(120mg/L、240mg/L、440mg/L、680mg/L、920mg/L)。当COD较低(120mg/L~240mg/L)时,对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能影响较低;当COD超过440mg/L时,ANAMMOX-MFC脱氮产电性能逐渐被抑制。整个过程进出水COD变化不大,极化曲线拟合程度较低,表观内阻有缓慢升高。
[Abstract]:The results were as follows : ( 1 ) The removal rate of NH 4 + - N , NO 2 - N and TN was maintained at 203.8 卤 5.6mgN / L 路 d , 246.7 卤 7.3mgN / L 路 d , 246.7 卤 7.3mgN / L 路 d , 246.7 卤 7.3mgN / L 路 d , 246.7 卤 7.3mgN / L 路 d and 406.9 卤 9.5mgN / L 路 d . ( 3 ) The effect of HRT , temperature and pH on the electrical properties of ANAMMOXMFC was studied . The optimum pH of ANAMMOXMFC was 25 鈩，

本文编号：2003916