微生物燃料电池处理焦化废水的研究

发布时间：2018-01-03 10:03

本文关键词：微生物燃料电池处理焦化废水的研究　出处：《中北大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：在焦炉煤气初冷和焦化生产过程中,会产生大量的焦化废水。焦化废水的排放不仅会影响环境美观,而且它自身及其转化产物还会对水体产生生物毒性,有致癌作用,威胁人体健康。目前处理焦化废水主要有物理法、化学法和生物法。物理和化学方法处理成本高,反应条件苛刻,且可能产生二次污染。相比之下,廉价、高效和环境友好的生物法更为人们所接受。在生物处理的过程中厌氧微生物的厌氧处理去除了焦化废水中的大部分有机物。微生物燃料电池(MFC)是一种新型的同步废水处理与产电的技术,其厌氧阳极为微生物处理焦化废水提供了可能,有望成为一种全新概念的处理焦化废水与产电的技术。本研究以焦化废水处理厂的原水为阳极底物,利用微生物燃料电池实现在有机物降解的同时同步产电。成功驯化了双室生物阴极型微生物燃料电池,证明了微生物燃料电池可以利用焦化废水作为阳极底物进行产电;通过COD的去除率、库伦效率的大小、以及电化学性能(输出电压、电流密度、功率密度)三个方面对比了两种不同驯化方式的优劣;观察了阳极生物膜的外部形貌;进一步考察了外部因素(温度、阴极pH、搅拌、外阻)对微生物燃料电池的性能影响,优化提高焦化废水的去除率和产电功率。得到如下结论:以焦化废水为底物的好养生物阴极型微生物燃料电池可以利用焦化废水产电,电池的功率密度为42.9mV/m2,COD的去除率为83%。焦化废水直接驯化和以乙酸钠、焦化废水间接驯化的对比结果中直接驯化下的MFC的最大输出功率45.1mW/m2高于间接驯化的42.9mW/m2;两种MFC的表观内阻差别不大分别为直接驯化下814Ω、间接驯化下811Ω;对COD的去除直接驯化的MFC可以达到91%,间接驯化也达到了83%略低于直接驯化,表明直接驯化的MFC优于间接驯化的。通过改变不同的工况条件(温度、阴极pH、搅拌、外阻)电池的产电性能和COD的去除率都有明显的变化,在外接电阻1000Ω时、阳极搅拌、温度30℃、阴极pH为6的情况下,MFC的输出功率和COD的去除率都达到最大。对MFC的经济效益分析,得出MFC在处理焦化废水方面比传统的处理方法更加经济。本研究为微生物燃料电池处理焦化废水提供了可靠地理论分析和实验支持,有助于实现该技术在处理焦化废水方面的应用价值。
[Abstract]:Microbial fuel cell ( MFC ) is a new kind of synchronous wastewater treatment and electricity producing technology . The output power of MFC and the removal rate of COD are the greatest . By analyzing the economic benefits of MFC , it is concluded that MFC is more economical than the traditional treatment method in treating coking wastewater . This research provides a reliable theoretical analysis and experimental support for the treatment of coking wastewater by microbial fuel cells , which can help to realize the application value of the technology in the treatment of coking wastewater .

【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X784;TM911.45

【参考文献】