以膜曝气生物膜反应器为阴极的微生物燃料电池脱氮研究
发布时间：2020-12-03 23:00
膜曝气生物膜反应器（MABR）是具有同步硝化反硝化特性的新型脱氮工艺,而微生物燃料电池（MFC）在处理污水的同时可以获得清洁的电能,针对MABR脱氮过程中的反硝化进程不易控制且效率不高的问题,本研究提出了一种以导电膜曝气生物膜反应器作为微生物燃料电池的阴极,其是将MABR和MFC结合的新型脱氮工艺,该工艺在将阳极室废水中的有机物质转化为电能的同时,通过外电路将电子送至阴极导电膜纤维,为阴极反硝化过程外供电子,以促进MABR的脱氮能力。本文基于MABR-MFC耦合系统,研究了耦合系统在启动阶段的脱氮除碳效果和产电性能,并比较了启动前后微生物群落变化。为实现优良的污水处理效果和产电性能,详细分析了氮负荷、碳氮比以及外电阻对该系统阴极室的处理效果和产电性能的影响,以确定该耦合系统运行的最佳操作参数,并在此基础上通过MFC的开路与闭路切换,研究阳极产生电子对阴极室处理效果的影响。研究表明,MABR-MFC耦合系统启动期耗时30天,稳定后输出电压为0.58±0.01 V,稳定运行下的内阻为1100±20 Ω,最大输出功率密度为0.0018 W/m2,相应的库伦效率为3.64%。MABR-MFC耦...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水体氮素的来源及危害
1.1.1 水体氮素的来源
1.1.2 水体中氮素的危害
1.2 生物脱氮工艺研究进展
1.2.1 传统生物脱氮工艺
1.2.2 短程硝化反硝化脱氮工艺
1.2.3 厌氧氨氧化脱氮工艺
1.2.4 同步硝化反硝化脱氮工艺
1.3 膜曝气生物膜反应器处理技术
1.3.1 膜曝气生物膜反应器原理
1.3.2 膜曝气生物膜反应器特点
1.3.3 膜曝气生物膜反应器技术在脱氮处理中的应用
1.4 微生物燃料电池
1.4.1 微生物燃料电池发展历程
1.4.2 微生物燃料电池原理
1.4.3 微生物燃料电池运行的影响因素
1.4.4 微生物燃料电池的研究现状
1.5 本研究的目的、内容与意义
第二章 实验材料和方法
2.1 实验装置及材料
2.1.1 MABR-MFC耦合系统
2.1.2 实验材料预处理
2.2 实验用水
2.3 实验仪器
2.4 启动方法
2.5 分析方法
2.5.1 水质分析方法
2.5.2 电化学分析方法
第三章 MABR-MFC耦合系统的启动运行研究
3.1 MABR-MFC耦合系统的启动
3.1.1 MABR-MFC耦合系统启动期电压变化
3.1.2 MABR-MFC耦合系统启动阶段阴极室处理效果
3.2 MABR-MFC耦合系统稳定运行阶段电化学性能
3.3 MABR-MFC耦合系统启动前后微生物群落分析
3.3.1 DNA的提取
3.3.2 琼脂糖凝胶电泳
3.3.3 高通量测序分析
3.4 本章小结
第四章 MABR-MFC耦合系统运行影响因素研究
4.1 氮负荷对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.1.1 氮负荷对阴极室处理效果的影响
4.1.2 氮负荷对产电性能的影响
4.2 碳氮比对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.2.1 碳氮比对阴极室处理效果的影响
4.2.2 碳氮比对产电性能的影响
4.3 外电阻对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.3.1 外电阻对阴极室处理效果的影响
4.3.2 外电阻对产电性能的影响
4.4 外电路电子对MABR-MFC耦合系统阴极室运行影响的比较
4.5 本章小结
第五章 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池处理酿酒厂废水过程中的产电性能及其膜性能衰减（英文）[J]. Afsin Y.?etinkaya,Emre Oguz K?roglu,Neslihan Manav Demir,Derya Y?lmaz Baysoy,Bestamin ?zkaya,Mehmet ?akmak??. 催化学报. 2015(07)
[2]微生物燃料电池输出功率影响因素综述[J]. 顾熠澐. 水电与新能源. 2014(02)
[3]工业废水中氨氮处理方法比较分析[J]. 金源,夏建新,张紫君. 工业水处理. 2013(07)
[4]厌氧流化床微生物燃料电池同步除碳脱氮产电性能影响因素[J]. 黄健盛,杨平,杨长军,穆世江,穆斌. 环境污染与防治. 2012(05)
[5]微生物燃料电池中底物的研究进展[J]. 刘晶晶,孙永明,孔晓英,李连华,李颖,田沈,杨秀山,袁振宏. 环境科学与技术. 2011(06)
[6]阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究[J]. 孔晓英,孙永明,李连华,李颖,袁振宏. 太阳能学报. 2011(05)
[7]我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展[J]. 赵永宏,邓祥征,战金艳,席北斗,鲁奇. 环境科学与技术. 2010(03)
[8]生物阴极微生物燃料电池[J]. 毛艳萍,蔡兰坤,张乐华,侯海萍,黄光团,刘勇弟. 化学进展. 2009(Z2)
[9]Simultaneous removal of COD and nitrogen using a novel carbon-membrane aerated biofilm reactor[J]. HU Shaowei~1 YANG Fenglin~1,* SUN Cui~1 ZHANG Jianye~2 WANG Tonghua~3 1.School of Environmental and Biological Science and Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China.2.Daqing Refining and Chemical Company,Daqing 163411,China 3.School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China. Journal of Environmental Sciences. 2008(02)
[10]废水生物脱氮的研究进展[J]. 李礼,杨平. 四川化工. 2007(04)
硕士论文
[1]微生物燃料电池的阻抗特性以及在生物阴极实现硝化的研究[D]. 史海凤.华东理工大学 2012
[2]膜曝气生物反应器（MABR）处理生活污水的研究[D]. 刘强.大连理工大学 2006
本文编号：2896603
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文的主要创新点
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 水体氮素的来源及危害
1.1.1 水体氮素的来源
1.1.2 水体中氮素的危害
1.2 生物脱氮工艺研究进展
1.2.1 传统生物脱氮工艺
1.2.2 短程硝化反硝化脱氮工艺
1.2.3 厌氧氨氧化脱氮工艺
1.2.4 同步硝化反硝化脱氮工艺
1.3 膜曝气生物膜反应器处理技术
1.3.1 膜曝气生物膜反应器原理
1.3.2 膜曝气生物膜反应器特点
1.3.3 膜曝气生物膜反应器技术在脱氮处理中的应用
1.4 微生物燃料电池
1.4.1 微生物燃料电池发展历程
1.4.2 微生物燃料电池原理
1.4.3 微生物燃料电池运行的影响因素
1.4.4 微生物燃料电池的研究现状
1.5 本研究的目的、内容与意义
第二章 实验材料和方法
2.1 实验装置及材料
2.1.1 MABR-MFC耦合系统
2.1.2 实验材料预处理
2.2 实验用水
2.3 实验仪器
2.4 启动方法
2.5 分析方法
2.5.1 水质分析方法
2.5.2 电化学分析方法
第三章 MABR-MFC耦合系统的启动运行研究
3.1 MABR-MFC耦合系统的启动
3.1.1 MABR-MFC耦合系统启动期电压变化
3.1.2 MABR-MFC耦合系统启动阶段阴极室处理效果
3.2 MABR-MFC耦合系统稳定运行阶段电化学性能
3.3 MABR-MFC耦合系统启动前后微生物群落分析
3.3.1 DNA的提取
3.3.2 琼脂糖凝胶电泳
3.3.3 高通量测序分析
3.4 本章小结
第四章 MABR-MFC耦合系统运行影响因素研究
4.1 氮负荷对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.1.1 氮负荷对阴极室处理效果的影响
4.1.2 氮负荷对产电性能的影响
4.2 碳氮比对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.2.1 碳氮比对阴极室处理效果的影响
4.2.2 碳氮比对产电性能的影响
4.3 外电阻对MABR-MFC耦合系统阴极室运行的影响
4.3.1 外电阻对阴极室处理效果的影响
4.3.2 外电阻对产电性能的影响
4.4 外电路电子对MABR-MFC耦合系统阴极室运行影响的比较
4.5 本章小结
第五章 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池处理酿酒厂废水过程中的产电性能及其膜性能衰减（英文）[J]. Afsin Y.?etinkaya,Emre Oguz K?roglu,Neslihan Manav Demir,Derya Y?lmaz Baysoy,Bestamin ?zkaya,Mehmet ?akmak??. 催化学报. 2015(07)
[2]微生物燃料电池输出功率影响因素综述[J]. 顾熠澐. 水电与新能源. 2014(02)
[3]工业废水中氨氮处理方法比较分析[J]. 金源,夏建新,张紫君. 工业水处理. 2013(07)
[4]厌氧流化床微生物燃料电池同步除碳脱氮产电性能影响因素[J]. 黄健盛,杨平,杨长军,穆世江,穆斌. 环境污染与防治. 2012(05)
[5]微生物燃料电池中底物的研究进展[J]. 刘晶晶,孙永明,孔晓英,李连华,李颖,田沈,杨秀山,袁振宏. 环境科学与技术. 2011(06)
[6]阳极材料对微生物燃料电池性能影响的研究[J]. 孔晓英,孙永明,李连华,李颖,袁振宏. 太阳能学报. 2011(05)
[7]我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展[J]. 赵永宏,邓祥征,战金艳,席北斗,鲁奇. 环境科学与技术. 2010(03)
[8]生物阴极微生物燃料电池[J]. 毛艳萍,蔡兰坤,张乐华,侯海萍,黄光团,刘勇弟. 化学进展. 2009(Z2)
[9]Simultaneous removal of COD and nitrogen using a novel carbon-membrane aerated biofilm reactor[J]. HU Shaowei~1 YANG Fenglin~1,* SUN Cui~1 ZHANG Jianye~2 WANG Tonghua~3 1.School of Environmental and Biological Science and Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China.2.Daqing Refining and Chemical Company,Daqing 163411,China 3.School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China. Journal of Environmental Sciences. 2008(02)
[10]废水生物脱氮的研究进展[J]. 李礼,杨平. 四川化工. 2007(04)
硕士论文
[1]微生物燃料电池的阻抗特性以及在生物阴极实现硝化的研究[D]. 史海凤.华东理工大学 2012
[2]膜曝气生物反应器（MABR）处理生活污水的研究[D]. 刘强.大连理工大学 2006
本文编号：2896603
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2896603.html
