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单室微生物电解池处理黄水产甲烷

发布时间:2018-12-14 07:24
【摘要】:为进一步挖掘酿酒副产物黄水的资源化利用空间,构建不锈钢单室微生物电解池(MEC)处理黄水并实现能源回收.以4%的黄水为基质,考察不同外加电压(0.4V、0.6V、0.8V、1.0V)对黄水处理过程中化学需氧量(COD)去除、各有机酸降解、甲烷产生及能量平衡等的影响.结果表明,当外加0.8V电压时,MEC中COD去除率达到94.90%±0.70%,较对照组(AD)的82.00%±0.70%增加了12.90%±0.74%.同时,COD去除负荷达(5.27±0.51)kgm~(-3)d~(-1),是AD(3.45±0.09)kgm~(-3)d~(-1)的1.53倍.对反应中甲烷产生速率和有机酸组分变化分析表明,当外加0.6V电压时,MEC中的甲烷产生速率为(1818.54±145.77)mLL~(-1)d~(-1),比AD(1014.88±121.44)mLL~(-1)d~(-1)增加了78.19%;当外加电压为0.8V时,MEC中的乙醇去除速率为(102.37±14.65)mgL~(-1)h~(-1),是AD组(57.31±10.45)mgL~(-1)h~(-1)的1.79倍;AD组的最高丙酸浓度高达(1436.10±84.42)mg/L,而外加1.0V电压的MEC组,其最高丙酸浓度为(845.57±76.72)mg/L,较之降低了(590.53±7.73)mg/L.当反应周期结束时,AD中残留的乙酸和丙酸浓度分别是MEC(外加0.8V电压)中的93.57和5.31倍.最后,反应器能量平衡分析的结果表明,当外加电压为1.0V时,其能量产生与净能量产生分别达到了(3.93±0.48)kWhkg~(-1)、(3.80±0.48)kWhkg~(-1),较AD组(2.92±0.37)kWhkg~(-1)分别增加了(1.01±0.12)kWhkg~(-1)、(0.88±0.12)kWhkg~(-1),且MEC均获得了较AD组更多的净能量.综上表明该MEC可有效促进黄水处理效率并回收甲烷,其最佳外加电压为0.8V.
[Abstract]:In order to further excavate the reuse space of yellow water, a stainless steel single chamber microbial electrolytic cell (MEC) was constructed to treat yellow water and realize energy recovery. The effects of different applied voltages (0.4 V ~ (0.6) V ~ (0.8) V ~ (-1) V) on (COD) removal, organic acid degradation, methane production and energy balance during yellow water treatment were investigated with 4% yellow water as substrate. The results showed that the removal rate of COD in MEC was 94.90% 卤0.70%, 12.90% 卤0.74% higher than that in control group (82.00% 卤0.70%). Meanwhile, the removal load of COD was (5.27 卤0.51) kgm~ (-3) d-1, 1.53 times that of AD (3.45 卤0.09) kgm~ (-3) d-1. The analysis of methane production rate and organic acid composition in the reaction shows that the methane production rate in MEC is (1818.54 卤145.77) mLL~ (-1) d-1 when applied 0.6 V voltage. 78.19% more than AD (1014.88 卤121.44) mLL~ (-1) d-1; When the applied voltage was 0.8 V, the ethanol removal rate in MEC was (102.37 卤14.65) mgL~ (-1) h ~ (-1), which was 1.79 times higher than that in AD group (57.31 卤10.45) mgL~ (-1) h ~ (-1). The highest propionic acid concentration in AD group was (1436.10 卤84.42) mg/L, but the highest propionic acid concentration was (845.57 卤76.72) mg/L, lower than (590.53 卤7.73) mg/L. in MEC group with 1.0 V voltage. At the end of the reaction cycle, the residual concentrations of acetic acid and propionic acid in AD were 93.57 and 5.31 times higher than those in MEC (plus 0.8 V voltage), respectively. Finally, the results of energy balance analysis showed that the energy production and net energy generation reached (3.93 卤0.48) kWhkg~ (-1), (3.80 卤0.48) kWhkg~ (-1) when the applied voltage was 1.0 V. Compared with AD group (2.92 卤0.37) kWhkg~ (-1) increased (1.01 卤0.12) kWhkg~ (-1), (0.88 卤0.12) kWhkg~ (-1), and MEC obtained more net energy than AD group. The results show that the MEC can effectively promote the efficiency of yellow water treatment and recover methane, and the optimum applied voltage is 0.8 V.
【作者单位】: 中国科学院成都生物研究所;中国科学院大学;四川大学生命科学学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(31270166)资助~~
【分类号】:X172;X792

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