微生物燃料电池高盐废水产电与脱氮除磷耦合技术研究

发布时间：2022-02-24 11:47

　　我国“十三五”环境保护规划中已将氨氮、磷酸盐等纳入污染物排放总量控制体系中,对污废水的净化处理后排放尤为重要。污废水处理是一高能耗行业,而废水内实际蕴藏着大量能量,犹如一个巨大的“储能罐”。因此,废水内能源的回收与净化对减少能源消耗具有重要的研究意义。微生物燃料电池（MFC）是一种产电微生物氧化有机物将化学能转化为电能的装置。本文建立一种MFC产电与废水净化的耦合系统,即利用产电微生物化学能转化电能,同时利用中度嗜盐菌为产电菌株在高渗环境下提供抗逆协助作用以及提高废水中污染物的去除效率。有望解决MFC内产电微生物对废水适应性差、产电效率低、污染物去除效果不理想等问题,是一种实现高效回收能源与净化废水的新型技术。本文构建单室MFC系统,以废水厂初沉池活性污泥为MFC基质,分离筛选出一株具有产电脱氮能力的优势菌株S01。经鉴定为Shewanella属,命名为Shewanellasp.S01。考察Shewanella sp.S01的MFC产电最优条件,最适产电基质为MF55,乙酸钠最适浓度为3.6 g/L,最适温度为30℃C,产电基质的初始pH为9;考察4种不同的外加电子中介体对MFC产电的... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省211工程院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 污废水的净化与资源化
        1.1.1 污废水的来源危害及处理方法
        1.1.2 污废水的净化与资源化净化应用
    1.2 基于微生物燃料电池的废水净化与资源化研究
        1.2.1 MFC产电研究
        1.2.2 MFC资源化与净化研究
        1.2.3 MFC废水净化与资源化处理的优势、挑战与未来展望
    1.3 高盐下MFC产电与废水净化耦合技术的研究
        1.3.1 高盐废水中MFC产电与净化耦合技术的研究
        1.3.2 中度嗜盐菌处理高盐废水的研究
    1.4 本文研究目的、意义及内容
2 MFC中产电脱氮优势菌株的筛选鉴定及性质研究
    2.1 实验材料
        2.1.1 菌株分离样品
        2.1.2 培养基
        2.1.3 试剂与试剂盒
        2.1.4 软件
    2.2 实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 MFC的构建
        2.3.2 MFC的启动与运行
        2.3.3 MFC产电优势菌株的分离筛选
        2.3.4 菌株活化与培养
        2.3.5 菌体生长量测定
        2.3.6 菌株形态观察
        2.3.7 细菌扫描电镜
        2.3.8 16S rDNA鉴定
        2.3.9 厌氧反硝化测定
        2.3.10 氨氮浓度的测定
        2.3.11 MFC电化学分析
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 MFC产电优势菌的分离纯化
        2.4.2 菌株S01的形态及16S rDNA鉴定
        2.4.3 Shewanella sp. S01的产电条件研究
        2.4.4 Shewanella sp. S01外加电子介体下的产电特性
        2.4.5 Shewanella sp. S01反硝化性质研究
        2.4.6 讨论
    2.5 本章小结
3 MFC中高盐下产电-脱氮除磷菌株的分离筛选及性质研究
    3.1 实验材料
        3.1.1 菌株
        3.1.2 培养基
        3.1.3 试剂与试剂盒
        3.1.4 软件
    3.2 实验仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 菌株活化及培养
        3.3.2 菌株的分离纯化
        3.3.3 菌落形态观察
        3.3.4 细菌扫描电镜
        3.3.5 16S rDNA鉴定
        3.3.6 生理生化鉴定
        3.3.7 菌体生长量测定
        3.3.8 氨氮浓度的测定
        3.3.9 无机磷的测定
        3.3.10 响应面法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 脱氮除磷菌株的分离纯化
        3.4.2 菌株H12的分类鉴定
        3.4.4 响应面法优化Halomonas sp. H12菌株脱氮/除磷条件
        3.4.5 讨论
    3.5 本章小结
4 Ectoine分泌型中度嗜盐菌耐盐协助下高盐废水基质MFC产电与废水净化耦合技术研究
    4.1 实验材料
        4.1.1 菌株
        4.1.2 培养基
        4.1.4 试剂与试剂盒
    4.2 实验仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 MFC系统的启动与运行
        4.3.2 菌体活化生长
        4.3.3 菌体生长量测定
        4.3.4 Ectoine的液相色谱法浓度测定
        4.3.5 氨氮浓度的测定
        4.3.6 无机磷的测定
        4.3.7 MFC电化学分析
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 菌株Halomonas合成并分泌Ectoine
        4.4.2 Ectoine对Shewanella sp. S01菌株在高盐及高盐下协助的产电性能研究
        4.4.3 Halomonas菌株强化产电菌株在高盐下对MFC产电与废水净化耦合研究
        4.4.4 讨论
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈生物技术在水质检测与污水处理中的应用[J]. 罗桾绮.  低碳世界. 2019(01)
[2]嗜盐高效降酚菌株Halomonas sp. H17的筛选及降解苯酚特性[J]. 赵娜娜,许继飞,宋晓雪,田鹏,丁舒心,赵吉.  环境科学学报. 2019(02)
[3]微生物燃料电池处理高盐废水的研究进展[J]. 成少安,黄志鹏,于利亮,毛政中,黄浩斌,孙怡.  化工学报. 2018(02)
[4]介体微生物燃料电池脱氨产电性能的研究[J]. 王向前,李雪莲,高利珍,闫少辉.  太原理工大学学报. 2017(06)
[5]外源甜菜碱投加增强高盐废水厌氧氨氧化脱氮性能[J]. 于德爽,吴国栋,李津,周同,王骁静.  环境科学. 2018(04)
[6]共基质型微生物燃料电池降解偶氮染料与产电[J]. 虞洋,胡淑恒,程建萍,孙秋阳,郭婧,汪家权.  环境工程学报. 2017(08)
[7]甜菜碱对高盐废水的生物除磷影响初探[J]. 杨红薇,陈亮,黄川,谢帆.  工业水处理. 2017(02)
[8]微生物燃料电池在高盐榨菜废水处理中的产电性能[J]. 付国楷,吴越,张林防,潘成勇.  环境工程学报. 2017(01)
[9]生物阴极型微生物燃料电池脱氮研究进展[J]. 谢婷玉,荆肇乾,徐佳莹.  应用化工. 2016(07)
[10]Performance and recent improvement in microbial fuel cells for simultaneous carbon and nitrogen removal: A review[J]. Haishu Sun,Shengjun Xu,Guoqiang Zhuang,Xuliang Zhuang.  Journal of Environmental Sciences. 2016(01)

博士论文
[1]微生物燃料电池中产电菌与电极的作用机制及其应用[D]. 曹效鑫.清华大学 2009



本文编号：3642659