沉水植物-微生物燃料电池对污染物去除效果研究
发布时间：2023-04-08 21:57
河道污染问题已严重影响人类环境健康,制约社会经济发展。现有河道治理技术存在耗能较大,环境相容性差,氮磷处理效果不佳等问题。沉水植物-微生物燃料电池(Submerged Plant Microbial Fuel Cell,SP-MFC)具有可原位修复、结构简单、生态环保,氮磷去除效果较好等优点。因此,本论文通过构建一种SP-MFC,强化污染物去除效果,实现水泥同步修复并回收利用部分能量,从运行条件、植物生理特性、微生物三个方面解析污染物去除机理。主要研究成果如下:考察了不同沉水植物对耦合系统产电性能的影响,种植植物的耦合系统产电效能明显优于空白组,其产生的电压分别为金鱼藻组321mV、苦草组317mV、黑藻组311mV、空白组264mV;其中金鱼藻组产电效果最好,最大电功率密度达98.70mW·m-2;同时,循环伏安曲线结果显示,各植物组氧化还原活性均高于空白组。探究了不同沉水植物对耦合系统污染物去除效果的影响,耦合系统可以同步净化水体和底泥,且植物组处理效果明显优于空白组,实现了强化去除的目的。金鱼藻对水体中COD和TN、TP去除效果最好,去除率分别为81.54%...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 河道污染及修复现状
1.2.1 河道污染物
1.2.2 河道修复方法
1.3 沉积物微生物燃料电池研究现状
1.3.1 SMFC概念
1.3.2 SMFC的处理效果影响因素
1.3.3 植物SMFC的研究进展
1.4 沉水植物概述
1.4.1 沉水植物概念
1.4.2 长江中下游常见沉水植物生长特性
1.4.3 沉水植物生长影响因素
1.4.4 沉水植物对水体的净化作用
1.4.5 沉水植物对污染物的去除效果
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容与意义
1.5.2 技术路线
1.5.3 创新点
第二章 试验装置与方法
2.1 试验装置
2.1.1 反应器及组件
2.1.2 进水水质
2.1.3 取样位置及周期
2.2 试验材料
2.2.1 底泥
2.2.2 沉水植物
2.2.3 试验仪器
2.3 SP-MFC产电性能测试方法
2.3.1 电压与电流
2.3.2 电阻
2.3.3 极化曲线
2.3.4 功率密度
2.3.5 循环伏安法
2.4 水质指标及分析方法
2.5 底泥指标及分析方法
2.6 根系分泌物及根系泌氧测定方法
2.6.1 根系分泌物测定方法
2.6.2 根系泌氧测定方法
2.7 酶的测定方法
2.8 数据分析方法
第三章 沉水植物-微生物燃料电池系统的产电性能
3.1 进水方式选择
3.2 装置运行条件
3.3 产电性能
3.3.1 电压
3.3.2 极化曲线
3.3.3 循环伏安曲线
3.4 小结
第四章 不同沉水植物对耦合系统处理效果的影响
4.1 水体污染物去除效果分析
4.1.1 COD去除效果分析
4.1.2 氮去除效果分析
4.1.3 磷去除效果分析
4.2 底泥处理效果分析
4.2.1 底泥有机质去除效果分析
4.2.2 底泥总氮去除效果分析
4.2.3 底泥总磷去除效果分析
4.3 植物与MFC产电对污染物去除作用分析
4.4 小结
第五章 耦合系统产电及污染物去除强化机理分析
5.1 产电性能与污染物去除的相关性分析
5.2 运行条件对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.2.1 温度对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.2.2 DO和pH对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3 植物对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3.1 生物量对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3.2 根系分泌物及根系泌氧作用对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.4 微生物对SP-MFC产电及污染物去除的强化作用
5.4.1 三磷酸腺苷酶与产电
5.4.2 脱氢酶与有机质去除
5.4.3 硝化反硝化酶与脱氮
5.4.4 碱性磷酸酶与除磷
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3786543
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 河道污染及修复现状
1.2.1 河道污染物
1.2.2 河道修复方法
1.3 沉积物微生物燃料电池研究现状
1.3.1 SMFC概念
1.3.2 SMFC的处理效果影响因素
1.3.3 植物SMFC的研究进展
1.4 沉水植物概述
1.4.1 沉水植物概念
1.4.2 长江中下游常见沉水植物生长特性
1.4.3 沉水植物生长影响因素
1.4.4 沉水植物对水体的净化作用
1.4.5 沉水植物对污染物的去除效果
1.5 研究内容及技术路线
1.5.1 研究内容与意义
1.5.2 技术路线
1.5.3 创新点
第二章 试验装置与方法
2.1 试验装置
2.1.1 反应器及组件
2.1.2 进水水质
2.1.3 取样位置及周期
2.2 试验材料
2.2.1 底泥
2.2.2 沉水植物
2.2.3 试验仪器
2.3 SP-MFC产电性能测试方法
2.3.1 电压与电流
2.3.2 电阻
2.3.3 极化曲线
2.3.4 功率密度
2.3.5 循环伏安法
2.4 水质指标及分析方法
2.5 底泥指标及分析方法
2.6 根系分泌物及根系泌氧测定方法
2.6.1 根系分泌物测定方法
2.6.2 根系泌氧测定方法
2.7 酶的测定方法
2.8 数据分析方法
第三章 沉水植物-微生物燃料电池系统的产电性能
3.1 进水方式选择
3.2 装置运行条件
3.3 产电性能
3.3.1 电压
3.3.2 极化曲线
3.3.3 循环伏安曲线
3.4 小结
第四章 不同沉水植物对耦合系统处理效果的影响
4.1 水体污染物去除效果分析
4.1.1 COD去除效果分析
4.1.2 氮去除效果分析
4.1.3 磷去除效果分析
4.2 底泥处理效果分析
4.2.1 底泥有机质去除效果分析
4.2.2 底泥总氮去除效果分析
4.2.3 底泥总磷去除效果分析
4.3 植物与MFC产电对污染物去除作用分析
4.4 小结
第五章 耦合系统产电及污染物去除强化机理分析
5.1 产电性能与污染物去除的相关性分析
5.2 运行条件对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.2.1 温度对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.2.2 DO和pH对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3 植物对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3.1 生物量对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.3.2 根系分泌物及根系泌氧作用对SP-MFC产电及污染物去除的影响
5.4 微生物对SP-MFC产电及污染物去除的强化作用
5.4.1 三磷酸腺苷酶与产电
5.4.2 脱氢酶与有机质去除
5.4.3 硝化反硝化酶与脱氮
5.4.4 碱性磷酸酶与除磷
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3786543
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