石墨烯/二氧化锰纳米颗粒修饰电极生物电化学体系强化低温厌氧消化研究
发布时间：2021-10-26 00:43
低温条件下处理低有机负荷废水是厌氧消化工艺发展和应用过程中面临的主要挑战之一。该条件下,厌氧消化污泥的代谢活性受到显著的抑制作用,微生物的底物利用效率和生长速率都将明显下降。因此,增强体系内的电子传递效率,提高微生物的代谢活性,加快污染物的降解是突破这一瓶颈的关键所在。然而,以此为突破口的相关研究工作较为缺乏。基于此,本论文提出构建生物电化学体系（Bio-Electrochemical System,BES）,利用电化学作用,增强厌氧消化体系内的电子传递作用,提高体系内微生物的代谢作用和互生群落的演替,以实现低有机负荷废水高效低温厌氧消化处理。研究主要发现如下:本研究提出了利用BES增强低温厌氧消化处理低有机负荷废水的新方法。实验中,与对照反应器相比,BES反应体系具有更高的抗温度冲击能力:在最适电压0.4V条件下,BES在所测试温度范围内（20,12,8 ℃）均能够显著增强厌氧消化体系的COD（Chemical Oxygen Demand）去除效率和产甲烷能力。能量平衡评估证实BES辅助低温厌氧消化技术具有经济可行性。厌氧微生物的生理特性分析表明电化学作用能够刺激微生物的代谢活性,释...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３本论文的主要研宄内容及框架??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍａｉｎ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ａｎｄ?ｆｒａｍｅ?ｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
２．３．１电极电压对于ＢＥＳ响应温度冲击的影响??前文２．２．２节提到，根据不同的外加电压和运行温度，反应器的连续运行被分为７??个阶段。实验中各反应器的ＣＯＤ去除效率和产ＣＨ４效率分别见图２．２和图２．３。第１阶??段２０?°Ｃ条件下，各反应器的ＣＯＤ去除效率没有明显的差别（５１％？５６％）。此外，各反??应器的ＣＨ４产率及ＣＨ４在气态产物中的比例也呈现相似的结果，这与ＣＯＤ去除情况相??—致。第２阶段开始，０．２Ｖ的外加电压作用于Ｒ３反应器。由于初始接种的嗜温活性污??泥对低温条件的逐渐适应，各反应器的ＣＯＤ去除效率呈现出逐渐升高的趋势。在这一??阶段，各反应器的ＣＯＤ去除效率均维持在７０％左右。虽然Ｒ１和Ｒ３反应器的ＣＯＤ去??除效率相近，但是Ｒ３反应器的产甲烷效率（２３．７±２．１?ｍＬ／ｇ?ＶＳＳ／ｄ）却显著高于Ｒ１??（１５．８±２．２ｍＬ／ｇＶＳＳ／ｄ）。??－２４－??
?ＶＩＩ??Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ?Ｐｈａｓｅ??图２．２反应器ＣＯＤ的去除效果：进出水ＣＯＤ?（Ａ），平均ＣＯＤ去除率（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．２?ＣＯＤ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｒｅａｃｔｏｒ：?ｉｎｆｌｕｅｎｔ?ａｎｄ?ｅｆｆｌｕｅｎｔｓ?ＣＯＤ?（Ａ），?ａｖｅｒａｇｅ??ＣＯＤ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｒａｔｅ?（Ｂ），?＊ｐ＜０．０５??第４阶段，Ｒ３反应器的外加电压提高至０．６?Ｖ。此条件下，Ｒ３反应器出水ＣＯＤ浓??度呈现升高态势，使得Ｒ３的平均ＣＯＤ去除率降低至７４．６％，低于Ｒ１反应器７７．３％的??ＣＯＤ去除率。Ｒ３反应器ＣＯＤ去除率的变化与产甲烷效率的降低相对应。具体说来，??该阶段内，Ｒ３反应器的产甲烷速率降低至２６．８±１．７ｍＬ／ｇＶＳＳ／ｄ，约为对照反应器Ｒ１的??８７．０％。这一实验结果表明较高的外加电压作用可能会造成微生物细胞的破坏，进而使??－２５－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina[J]. Qi Yin,Xiaoyu Zhu,Guoqiang Zhan,Tao Bo,Yanfei Yang,Yong Tao,Xiaohong He,Daping Li,Zhiying Yan. Journal of Environmental Sciences. 2016(04)
[2]Absolute dominance of hydrogenotrophic methanogens in full-scale anaerobic sewage sludge digesters[J]. Jaai Kim,Woong Kim,Changsoo Lee. Journal of Environmental Sciences. 2013(11)
[3]一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析[J]. 李建政,孙倩,刘枫,高晨晨. 科技导报. 2009(16)
本文编号：3458489
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３本论文的主要研宄内容及框架??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍａｉｎ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ?ａｎｄ?ｆｒａｍｅ?ｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｓｔｕｄｙ??
２．３．１电极电压对于ＢＥＳ响应温度冲击的影响??前文２．２．２节提到，根据不同的外加电压和运行温度，反应器的连续运行被分为７??个阶段。实验中各反应器的ＣＯＤ去除效率和产ＣＨ４效率分别见图２．２和图２．３。第１阶??段２０?°Ｃ条件下，各反应器的ＣＯＤ去除效率没有明显的差别（５１％？５６％）。此外，各反??应器的ＣＨ４产率及ＣＨ４在气态产物中的比例也呈现相似的结果，这与ＣＯＤ去除情况相??—致。第２阶段开始，０．２Ｖ的外加电压作用于Ｒ３反应器。由于初始接种的嗜温活性污??泥对低温条件的逐渐适应，各反应器的ＣＯＤ去除效率呈现出逐渐升高的趋势。在这一??阶段，各反应器的ＣＯＤ去除效率均维持在７０％左右。虽然Ｒ１和Ｒ３反应器的ＣＯＤ去??除效率相近，但是Ｒ３反应器的产甲烷效率（２３．７±２．１?ｍＬ／ｇ?ＶＳＳ／ｄ）却显著高于Ｒ１??（１５．８±２．２ｍＬ／ｇＶＳＳ／ｄ）。??－２４－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced methane production in an anaerobic digestion and microbial electrolysis cell coupled system with co-cultivation of Geobacter and Methanosarcina[J]. Qi Yin,Xiaoyu Zhu,Guoqiang Zhan,Tao Bo,Yanfei Yang,Yong Tao,Xiaohong He,Daping Li,Zhiying Yan. Journal of Environmental Sciences. 2016(04)
[2]Absolute dominance of hydrogenotrophic methanogens in full-scale anaerobic sewage sludge digesters[J]. Jaai Kim,Woong Kim,Changsoo Lee. Journal of Environmental Sciences. 2013(11)
[3]一种产氢产乙酸菌互营共培养体的筛选及其群落结构解析[J]. 李建政,孙倩,刘枫,高晨晨. 科技导报. 2009(16)
本文编号：3458489
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