与A/O工艺相结合的双室MFC脱氮除碳及其产电性能的研究

发布时间：2021-09-03 02:15

　　微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）是一种通过微生物催化将基质中的化学能直接转化为电能的装置。将微生物燃料电池技术应用于废水处理领域,能够在实现废水处理的同时回收能源。本文研究了与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理技术,考察了与A/O工艺相结合的双室MFC脱氮除碳及产电效果,探讨了不同运行参数对双室MFC反应器运行效果的影响,探究了双室MFC反应器内部不同部位微生物群落的组成结构,为促进微生物燃料电池在废水处理领域的应用提供了科学依据。主要研究结论如下：1.采用与A/O工艺相结合的方式运行双室MFC反应器,进水方式由序批式改为连续流进水后,经过50天的运行反应器脱氮效果及产电性能得到较大提升。反应器氨氮去除率由91.68%提升到95.38%,无机氮去除率由35.72%提高到78.79%,输出电压由0.296V逐渐增加到0.523±0.010V,内阻由551Ω降低至293Ω,最大功率密度由0.197 W·m-3增加到0.412W-m-3。同时反应器也取得了较好的除碳效果,平均COD去除率为85.32%,与序批式进水方式下COD去除效果基本持平。2.通过研究... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 微生物燃料电池简介
        1.1.1 微生物燃料电池处理废水的应用研究
        1.1.2 影响微生物燃料电池处理废水效果及产电性能的因素
        1.1.3 微生物燃料电池阳极产电微生物研究
        1.1.4 微生物燃料电池阴极催化微生物研究
    1.2 研究目的和意义
    1.3 主要研究内容及技术路线
第二章 实验设计与方法
    2.1 反应器设计
        2.1.1 双室MFC反应器结构
        2.1.2 电极材料预处理
        2.1.3 质子交换膜处理
    2.2 实验方法
        2.2.1 污水指标检测测定方法
        2.2.2 电化学指标测量
    2.3 数据计算方法
        2.3.1 电流密度与功率密度
        2.3.2 极化曲线和内阻
        2.3.3 库伦效率
第三章 MFC反应器启动与运行
    3.1 引言
    3.2 反应器启动及初期运行方式
        3.2.1 MFC反应器接种
        3.2.2 MFC反应器启动
        3.2.3 MFC初期运行方式
        3.2.4 MFC初期运行阶段脱氮除碳效果
        3.2.5 MFC初期运行阶段产电效果
    3.3 与A/O工艺相结合的双室MFC反应器运行方式及性能
        3.3.1 双室MFC反应器管路连接方式及工艺流程
        3.3.2 与A/O工艺相结合的双室MFC反应器运行
    3.4 本章小结
第四章 运行参数对MFC反应器运行效果的影响
    4.1 引言
    4.2 进水盐度对反应器脱氮除碳及产电特性的影响
        4.2.1 不同盐度条件下COD的去除效果
        4.2.2 不同盐度条件下反应器脱氮效果
        4.2.3 不同盐度条件下双室MFC反应器的产电性能
    4.3 进水pH对反应器脱氮除碳及产电特性的影响
        4.3.1 不同pH条件下COD的去除效果
        4.3.2 不同pH条件下反应器脱氮效果
        4.3.3 不同pH条件下双室MFC反应器的产电性能
    4.4 水力停留时间对反应器脱氮除碳及产电特性的影响
        4.4.1 不同HRT条件下COD的去除效果
        4.4.2 不同HRT条件下反应器脱氮效果
        4.4.3 不同HRT条件下双室MFC反应器的产电性能
    4.5 内循环比对反应器脱氮除碳及产电特性的影响
        4.5.1 不同内循环比条件下COD的去除效果
        4.5.2 不同内循环比条件下反应器脱氮效果
        4.5.3 不同内循环比条件下双室MFC反应器的产电性能
    4.6 本章小结
第五章 MFC微生物群落研究
    5.0 引言
    5.1 样品采集及DNA提取
    5.2 16srRNA编码基因序列PCR扩增检测
        5.2.1 PCR扩增
        5.2.2 PCR扩增结果鉴定胶图
    5.3 测序
        5.3.1 PCR扩增
        5.3.2 荧光定量
        5.3.3 Miseq文库构建
        5.3.4 Miseq测序
    5.4 生物信息学分析及结果
        5.4.1 OTU聚类
        5.4.2 稀释曲线法分析
        5.4.3 群落结构组分图
        5.4.4 多样本相似度树状图
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
作者简历
攻读硕士学位期间主要研究成果及奖励


【参考文献】：
期刊论文
[1]驯化对生物阴极微生物燃料电池中阴极微生物群落多样性的影响[J]. 刘瑶,侯彬,陈佳俊,张蓉,刘晓宇,叶蓉.  微生物学通报. 2021(02)



本文编号：3380198