连续流小球藻生物阴极型MFC系统处理源分离养猪废水研究

发布时间：2022-12-18 15:24

　　在我国生猪养殖业不断规模化与标准化的大背景下,规模化、集约化的养猪场厂每天排放的猪场废水量大[水泡粪工艺:20~25 m~3/（天·千头）],且富含高浓度的COD（5000~30000 mg/L）、TN（800~6000 mg/L）、TP（100~1400 mg/L）等污染物。与传统的养猪废水处理工艺相比,微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）工艺可以有效利用废水中高浓度有机物作为其理想的反应底物且可额外回收电能,是一种可资源化回收利用的具有巨大发展潜能的污水处理技术。本文构建了连续流小球藻生物阴极型MFC,处理源分离养猪废水（COD 1200~1800 mg/L、TN 280~420 mg/L、TP 18~28 mg/L）,探索了MFC同步废水处理与电能回收的效能及阴极室内能源小球藻培养的可行性,并对MFC长期运行过程中的产电特征、质子膜污染再生回用进行了研究。主要研究结论如下:（1）启动预实验研究。MFC间歇启动预实验发现在对阳极进行搅拌时装置启动更快,启动时间比无搅拌快25.13%,对COD、氨氮与总磷的去除率分别提高了4.16%、11.23%与16.0... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 近年来我国废水排放现状
        1.1.2 猪场废水及其水质特征
        1.1.3 猪场废水能源资源化技术与发展
    1.2 微藻型微生物燃料电池(MFC)工艺
        1.2.1 基本结构与工作原理
        1.2.2 国内外研究进展
    1.3 课题研究目的和主要内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 研究目的和意义
        1.3.3 主要研究内容与技术路线
第二章 实验材料与方法
    2.1 小球藻生物阴极型MFC系统
        2.1.1 实体装置设计与构建
        2.1.2 实验微生物来源
        2.1.3 源分离养猪废水
    2.2 实验材料及仪器设备
        2.2.1 MFC构建材料
        2.2.2 材料预处理
        2.2.3 实验药品与仪器设备
    2.3 实验检测与分析
        2.3.1 数据采集系统
        2.3.2 指标测定
        2.3.3 小球藻生物量分析测定
第三章 小球藻生物阴极型MFC装置启动
    3.1 引言
    3.2 运行条件的确定
    3.3 反应器启动
    3.4 启动条件预实验
        3.4.1 MFC启动条件设置
        3.4.2 启动电压对比
        3.4.3 污染物去除对比
        3.4.4 MFC阴极微藻生物膜生长情况
        3.4.5 本节小结
    3.5 阳极搅拌MFC装置的启动完善
        3.5.1 启动电压特征
        3.5.2 极化曲线与功率密度曲线
        3.5.3 启动阶段污染物去除效果
        3.5.4 本节小结
    3.6 本章小结
第四章 连续流小球藻生物阴极型MFC装置稳定运行
    4.1 引言
    4.2 阳极进水流速对MFC性能的影响
        4.2.1 初期连续进水故障调整
        4.2.2 各进水流速下MFC产电特征
        4.2.3 COD去除效果及库伦效率比较
        4.2.4 产电特性比较
        4.2.5 阴极小球藻生物量与溶解氧变化
        4.2.6 本节小结
    4.3 阴极曝气条件对MFC性能的影响
        4.3.1 不同阴极曝气条件下电压变化
        4.3.2 阴极小球藻生物量与电池产电特征
        4.3.3 MFC内阻变化
        4.3.4 COD去除与库仑效率
        4.3.5 本节小结
    4.4 本章小结
第五章 质子膜再生回用效能研究
    5.1 引言
    5.2 质子膜结构与性能
    5.3 质子膜再生回用前后MFC的产电特征
    5.4 质子膜再生回用前后MFC内阻变化
    5.5 COD去除效果与库仑效率比较
    5.6 本章小结
结论与建议
    结论
    建议
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Parameters Influencing Power Generation in Eco-friendly Microbial Fuel Cells[J]. Mohamed Said Mahmoud,Biao Wen,ZhenHua Su,ShuJie Fan,Yu Zhang.  Paper and Biomaterials. 2018(01)
[2]畜禽养殖废水处理技术现状与发展展望[J]. 孙国辉.  黑龙江科技信息. 2016(19)
[3]不同光照强度对小球藻生长的影响[J]. 徐慧,纪道斌,崔玉洁,龙良红,刘德富.  微生物学通报. 2016(05)
[4]规模化养猪场污水处理和利用工艺探讨[J]. 王阳,林聪,王骥,王新谋.  猪业科学. 2012(09)
[5]以养殖废水为底料的微生物燃料电池产电性能与水质净化效果[J]. 李小虎,朱能武,李冲,谢海秀.  环境工程学报. 2012(07)
[6]微生物燃料电池产电的影响因素[J]. 叶晔捷,宋天顺,徐源,陈英文,祝社民,沈树宝.  过程工程学报. 2009(03)
[7]规模化猪场粪污处理实例[J]. 赵军.  可再生能源. 2003(04)
[8]IC工艺处理猪场废水试验研究[J]. 邓良伟,陈铬铭.  中国沼气. 2001(02)
[9]集约化猪场粪便污水沼气发酵综合处理系统的生产试验[J]. 徐洁泉,杨可俊,刘膺虎,黄志龙,徐可南.  中国沼气. 1991(03)

博士论文
[1]分散式养猪废水处理技术工艺研究[D]. 杨利伟.西安建筑科技大学 2011

硕士论文
[1]微藻型微生物燃料电池处理养猪废水特性研究[D]. 李德溢.长安大学 2018
[2]质子交换膜污染机理分析以及在微生物燃料电池中的应用[D]. 张全.西安建筑科技大学 2017
[3]规模化养猪场粪污水处理和利用的研究[D]. 肖冬生.中国农业大学 2002



本文编号：3722293