连续流生物阴极微生物燃料电池处理猪场废水研究
本文选题:双圆筒 + 反硝化 ; 参考:《南昌大学》2015年硕士论文
【摘要】:微生物燃料电池(MFC)能直接将底物转化为电能,实现生物能到电能的转化,而且转化率高达80%,在输出电能的同时,还能利用硝酸盐氮接收电子这一特征处理高浓度氮的有机猪场废水。本实验构建了连续流反硝化生物阴极双室型MFC系统,以实验室某一长期运行的双室MFC系统颗粒污泥对阳极进行接种,阴极室中接种了某地猪场废水处理工艺中的SBBR反应器中的硝化反硝化污泥;考察了其产电效果及底物降解特性,研究了负载电阻、C/N和进水流量及搅拌程度对产电及底物降解效率的影响,最后以实际猪场废水为底物,研究其产电及对猪场废水的处理效果。以模拟废水为启动底物,配水溶液中葡糖糖浓度为3g/L、氯化铵浓度为1.6g/L;进水COD约为2000mg/L、NH3-N约为420mg/L、p H为8.0,MFC系统负载电阻为75?;在连续流的培养方式下,阳极室经过200h后即可完成对产电菌的定向富集及启动过程,阴极室经过了195h后,完成了对反硝化菌的定向富集及其启动过程。MFC稳定运行得到输出电压稳定在473m V左右不在有明显变化,阳极室中COD从2000mg/L下降到了395mg/L,去除率为80.2%,NH3-N从422mg/L下降到了201mg/L,去除率为52.4%;阴极电极电势保持稳定在31m V左右不在有明显变化,阴极室中的NO3-N从422mg/L下降到了47.5mg/L,去除率为88.5%。用欧姆极化曲线法测量MFC系统的表观内阻,得到本MFC系统表观内阻为4.6?,开路电压为554.8 m V,最大输出功率密度为0.98W/m2,相关性为0.9576。在MFC稳定运行后,进行了影响因素分析实验,在选取的负载电阻550?、450?、350?、250?、150?、100?、70?、50?中,通过综合考察各项性能参数,表明负载电阻在70?~350?时,MFC有较好的性能。进水流量分别为4ml/h、6ml/h、8m L/h及10m L/h时,结果表明进水流量为6~8 ml/h时,MFC有较好的性能。C/N分别为10:1、6.7:1、5:1、4:1及3.3:1时,结果表明,当C/N为4:1~6.7:1时,MFC系统有较好的性能。对MFC阳极室中进行搅拌和不进行搅拌两种实验,考察了MFC在不同搅拌程度下的产电性能及底物降解性能。结果表明,在搅拌条件下,MFC的性能更好,此时的功率密度为0.385W/m2,库仑效率为4.48%。优化条件使用实际猪场废水进行实验,得出稳定输出电压为530m V;阴极电极电势为45m V,COD去除率为84.6%;NO3-N去除率为78.5%,说明使用猪场废水并优化条件后,MFC仍然具有较好的产电性能和底物去除效率。
[Abstract]:The microbial fuel cell (MFC) can directly convert the substrate into electric energy, realize the conversion from biological energy to electric energy, and the conversion rate is as high as 80%. Nitrates can also be used for the treatment of organic pig wastewater with high nitrogen concentration. In this experiment, a continuous flow denitrification biological cathode two-compartment MFC system was constructed. The anode was inoculated with granular sludge of a long-running MFC system in the laboratory. The nitrification and denitrification sludge in SBBR reactor was inoculated in the cathode chamber, and the electrogeneration effect and substrate degradation characteristics of the sludge were investigated. The effects of loading resistance C / N, influent flow rate and stirring degree on the efficiency of power generation and substrate degradation were studied. Finally, the effect of electricity production and treatment of pig farm wastewater was studied with actual pig farm wastewater as substrate. Using simulated wastewater as starting material, glucose concentration in aqueous solution is 3 g / L, ammonium chloride concentration is 1.6 g / L, influent COD is about 2000 mg / L, NH _ 3-N is about 420 mg / L ~ (-1) H is 8.0 mg / L ~ (-1) H, load resistance of MFC system is 75%. After 200 hours, the anodic chamber can complete the directional enrichment and start-up process of the electrogen-producing bacteria, and the cathode chamber after 195h. The directional enrichment of denitrifying bacteria and its start-up process, the steady operation of MFC, showed that the output voltage was stable at about 473m V, and there was no obvious change in the output voltage. The COD in anode chamber decreased from 2000mg/L to 395mg / L, the removal rate of NH3-N decreased from 422mg/L to 201mg / L, and the removal rate was 52.4.The cathode potential remained stable at about 31m V, and the NO3-N in cathode chamber decreased from 422mg/L to 47.5 mg / L, and the removal rate was 88.5B. The apparent internal resistance of MFC system was measured by ohmic polarization curve method. The apparent internal resistance, open circuit voltage and maximum output power density of the MFC system were 4. 6 渭 m, 554.8 MV and 0. 98 W / m2, respectively, and the correlation was 0. 957 6. After the stable operation of MFC, the influence factor analysis experiment was carried out. Through the comprehensive investigation of various performance parameters, it is shown that the load resistance is in the range of 70 ~ 350? Time-time MFC has better performance. When the influent flow rate is 4 ml / h / 6 ml / L / h and 10 ml / h, the results show that when the influent flow rate is 6 ~ 8 ml/h, the performance of MFC is better. C / N is 10: 1 / 6. 7: 1: 1 / 4: 1 and 3.3: 1 respectively. The results show that when C / N is 4: 6. 7: 1, the MFC system has better performance. The electrical properties and substrate degradation properties of MFC in different stirring degree were investigated by stirring or not stirring in the anode chamber of MFC. The results show that the performance of MFC is better under stirring condition. The power density is 0.385 W / m ~ (2) and the Coulomb efficiency is 4.48 g / m ~ (2). The optimum condition is to use the wastewater from the actual pig farm to carry out the experiment. The stable output voltage is 530mV and the cathode potential is 45mV. The removal rate of COD is 84.6%. The removal rate of NO3-N is 78.5%, which indicates that the MFC still has good electric performance and substrate removal efficiency after using the wastewater from pig farm and optimizing the conditions.
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM911.45;X713
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 钱光毅;;城市污泥的一种全新处理方式[J];四川建筑科学研究;2009年04期
2 李昂,楼菊青;聚合氯化铝(PAC)在啤酒废水处理中的应用[J];安徽化工;2005年01期
3 袁征;徐建平;;乡镇生活污水水体高效氨氮降解菌株的筛选[J];安徽工程大学学报;2011年02期
4 方文秀;;浅谈地埋式污水处理系统及其应用[J];安徽建筑;2009年04期
5 杨洋;;生物接触氧化法处理棉浆粕生产中的废水[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年23期
6 郑圣坤;唐文浩;;马铃薯淀粉废水混凝预处理研究[J];安徽农业科学;2007年01期
7 李伟杰;龚小平;王鑫永;汪永辉;;上海新港河道耗氧特性研究及其综合整治措施[J];环境科学与管理;2006年07期
8 王雅婷;;城市污水厂污泥的处理处置与综合利用[J];环境科学与管理;2011年01期
9 姚璐;李正龙;刘红;;低强度超声波改善微生物燃料电池产电效能[J];北京航空航天大学学报;2006年12期
10 肖文胜,徐文国,杨桔才;曝气生物滤池中生物膜的活性研究[J];北京理工大学学报;2003年05期
相关会议论文 前10条
1 刘兴国;徐皓;顾兆俊;宋洪桥;;养殖水体内小球藻对鱼类密度制约作用的影响和生长特征[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
2 刘学欣;郭静;朱珂;邱中行;张海忠;曲扬;崔芳春;周理智;徐金凤;;应用一体化生物脱臭装置净化污水泵站臭气试验研究[A];第二届全国恶臭污染测试及控制技术研讨会论文集[C];2005年
3 郑雄;李媛媛;陈红路;何志云;;废水氮减排的控制要素研究——“十二五”期间氮减排控制指标分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2010年
4 孟春霖;常江;张树军;杨岸明;;城市污水厂能耗分布及消化液单独处理技术初探[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2010年
5 迟英杰;费庆志;于丽华;许芝;;浅层跌水曝气生物接触氧化工艺的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 刘景明;徐岩;徐春浩;乔淑媛;朱志荣;马辑;;温度和碱度对城市污水深度处理脱氮性能影响[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
7 王斯坦;高海娟;李美;;污水处理中的污泥膨胀问题研究[A];全国矿区环境综合治理与灾害防治技术研讨会论文集[C];2011年
8 黄永生;;节能减排在城市竖井施工中的应用[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
9 洪海云;陈甘;;双膜法(MBR+RO)在印染废水回用中的应用[A];2013东升数码杯节能减排与印染新技术交流会资料集[C];2013年
10 郭玉梅;吴毅晖;万太寅;周平;刘然;唐思奇;;昆明市富民县分散式小型工业园区废水处理方案研究[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集(第五章)[C];2014年
相关博士学位论文 前10条
1 邢坤;层状氢氧化镁铝的改性与成型及其对磷/氮阴离子的吸附脱除性能[D];中国海洋大学;2010年
2 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
3 李淑兰;人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究[D];中南林业科技大学;2007年
4 张小东;崇明前卫村微污染水体的生态修复与基质研究[D];东华大学;2010年
5 于富玲;聚合氯化铁—腐殖酸(PFC-HA)絮体空间形貌的各向异性研究[D];北京林业大学;2011年
6 王元芳;聚环氧氯丙烷胺及其聚合氯化铝复合混凝剂的脱色性能研究[D];山东大学;2011年
7 许文来;人工快速渗滤系统污染物去除机理及动力学研究[D];西南交通大学;2011年
8 张运华;钢铁工业综合废水处理与资源化技术研究[D];武汉大学;2011年
9 胡宏博;厌氧好氧生物滤池组合工艺处理城市污水脱氮效能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 国大旺;几种重金属离子的检测及应用的新方法研究[D];吉林大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 呼冬雪;厌氧折流板—好氧反应器处理染废水中试试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 唐寿明;阜新矿区矿井水混凝及过滤优化研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 何云馨;不同类型溢油污染潮间带生物修复可行性现场中试研究[D];中国海洋大学;2010年
4 陈利娜;前置反硝化UBAF处理城市污水脱氮性能研究[D];河北工程大学;2010年
5 晁聪;悬浮填料生物转筒处理生活污水的研究[D];河北工程大学;2010年
6 王翠;内循环三相生物流化床处理生活污水的试验研究[D];河北工程大学;2010年
7 李文荣;La_(0.8)K_(0.2)FeO_3型钙钛矿掺杂复合材料的制备及对染料废水处理的研究[D];武汉工程大学;2010年
8 王桂浩;钱塘江杭州段多氯联苯的污染特征、累积风险及来源初探[D];浙江大学;2011年
9 黄秋香;高原城市生活污水KMTS处理站的启动调试及活性污泥培养研究[D];昆明理工大学;2008年
10 莫天明;气相流量变化的三相浆态床流体力学特性研究及其在污水处理中的应用[D];五邑大学;2010年
,本文编号:1900325
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/1900325.html