基于MEC/纳米磁铁矿的铜绿微囊藻厌氧消化强化技术的研究

发布时间：2023-03-23 00:26

　　近年来,随着工农业生产迅猛发展,使得大量的氮、磷污染物进入湖泊、水库,造成水体富营养化,引发蓝藻、绿藻、硅藻等藻类大量繁殖,对环境造成严重的危害。厌氧消化是藻类处理的经济有效技术之一。但是该技术在我国藻类处理中的应用仍很不充分,主要因为之一是蓝藻细胞壁的主要成分为肽聚糖和胶质,其难以水解。另外,传统以氢为电子载体电子传递(IHT)很难维持系统内的酸性平衡和产甲烷互养代谢的稳定,导致厌氧消化效率较低。已有研究表明,微生物电解池(MEC)中促进废水或废物的厌氧消化,其原因是电极作为电子受体富集铁还原菌,促进阳极氧化分解复杂有机物,从而促进厌氧消化;磁铁矿作为导体材料促进种间直接电子传递,改善厌氧消化。但是目前关于MEC/磁铁矿通过阳极氧化或加速微生物间的电子传递对铜绿微囊藻厌氧消化的机理尚未阐述清楚。本研究将引入电场,探讨施加高低电压对铜绿微囊藻厌氧消化产甲烷的影响;在此基础上投加导体纳米磁铁矿,进一步研究纳米磁铁矿对MEC中铜绿微囊藻厌氧消化有机物分解和产甲烷的促进效果和机理。主要研究结果如下:(1)为了探讨高低电压对蓝藻厌氧消化促进作用,将碳刷、碳棒分别作为阳极和阴极内置于厌氧消化反应...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 蓝藻资源的利用现状
        1.1.1 蓝藻简介
        1.1.2 蓝藻的国内外研究现状
        1.1.3 蓝藻厌氧消化过程
        1.1.4 铜绿微囊藻厌氧消化的影响因素
        1.1.5 国内外蓝藻厌氧消化研究现状
    1.2 微生物电解池(MEC)技术
        1.2.1 微生物电解池简介
        1.2.2 微生物电解池(MEC)产甲烷技术
        1.2.3 微生物电解池(MEC)对铜绿微囊藻厌氧消化的影响
    1.3 纳米磁铁矿强化厌氧消化技术
        1.3.1 纳米磁铁矿对铜绿微囊藻厌氧消化的影响
        1.3.2 纳米磁铁矿促进种间直接电子传递(DIET)过程
    1.4 研究目的及内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
2 实验材料与方法
    2.1 实验材料与方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验装置
        2.1.3 实验仪器及试剂
        2.1.4 厌氧消化主要指标测定
        2.1.5 DNA提取、PCR扩增和高通量测序
    2.2 实验设计
        2.2.1 施加电压对铜绿微囊藻厌氧消化产甲烷影响实验设计
        2.2.2 MEC-纳米磁铁矿促进铜绿微囊藻厌氧消化产甲烷实验设计
    2.3 数据分析
        2.3.1 库伦效率和电流密度计算
        2.3.2 阴极还原二氧化碳产甲烷可利用的电子数目
        2.3.3 产甲烷数学模型
        2.3.4 能量回收分析
3 结果与分析
    3.1 MEC对铜绿微囊藻厌氧消化的影响
        3.1.1 产气情况分析
        3.1.2 有机物降解情况分析
        3.1.3 VFAs 浓度变化分析
        3.1.4 pH 值变化分析
        3.1.5 库伦效率、电流密度和高通量分析
        3.1.6 小结
    3.2 纳米磁铁矿强化 MEC 中铜绿微囊藻厌氧消化的影响
        3.2.1 产气情况分析
        3.2.2 有机物去除情况分析
        3.2.3 挥发性脂肪酸浓度变化分析
        3.2.4 pH 值变化分析
        3.2.5 二价铁离子浓度分析
        3.2.6 库伦效率和电流密度分析
        3.2.7 微生物群落分析
        3.2.8 小结
    3.3 能量回收分析
4 总结
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简历



本文编号：3767897