微生物燃料电池阴极同步硝化反硝化强化与动力学研究

发布时间：2023-04-05 07:41

　　微生物燃料电池(MFC)能够实现生物阴极同步硝化反硝化(SND)脱氮,但其脱氮效率还需进一步提高。已有研究表明三阳极MFC与传统双室MFC相比,具有更好的产电性能和污染物去除效果。本文从环境工程微生物学和动力学层面研究了三阳极MFC阴极SND脱氮效率的强化策略。通过自三阳极MFC阴极室内取样筛选硝化细菌和反硝化细菌,研究弱电场刺激对其硝化或反硝化作用的影响;建立连续流三阳极MFC电化学模型(以下简称电化学模型)、连续流三阳极MFC阴极SND反应模型(以下简称三阳极MFC阴极SND模型),利用实验数据进行模拟分析得到强化三阳极MFC阴极SND脱氮效率的可行性办法;进行间歇流密闭MFC阴极电子利用率实验,建立密闭阴极系统中SND过程液相和气相中电子转移通路模型(以下简称阴极SND电子转移通路模型),评估阴极电子利用情况并利用实验数据进行模拟,以得到提高阴极电子利用率和SND脱氮效率的方法。主要结论如下:(1)从实现阴极SND的三阳极MFC阴极室内取样经过筛选实验得到了五株AOB、六株NOB和四株Denitrifier。其中,AOB菌株A11、NOB菌株N16和Denitrifier菌株D6...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 污水脱氮技术研究进展
        1.1.1 水体氮素污染现状
        1.1.2 物化法污水脱氮技术
        1.1.3 生物法污水脱氮技术
    1.2 脱氮功能细菌
        1.2.1 硝化细菌
        1.2.2 反硝化细菌
    1.3 微生物电化学系统研究进展
        1.3.1 微生物电化学系统分类
        1.3.2 弱电场对微生物的刺激作用
        1.3.3 微生物燃料电池(MFC)研究进展
        1.3.4 MFC生物阴极脱氮技术研究进展
    1.4 MFC模型研究进展
        1.4.1 MFC模型分类
        1.4.2 MFC阴极模型研究进展
    1.5 本课题研究目的意义及内容
        1.5.1 研究目的和意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 技术路线
        1.5.4 课题来源
第二章 实验材料与方法
    2.1 .实验装置
        2.1.1 三阳极MFC装置
        2.1.2 双室微生物电解池(MEC)装置
        2.1.3 双室MFC装置
    2.2 实验材料
        2.2.1 硝化细菌和反硝化细菌筛选
        2.2.2 实验仪器和试剂
        2.2.3 测定分析方法
            2.2.3.1 水质指标分析方法
            2.2.3.2 电化学指标分析方法
            2.2.3.3 动力学分析方法
第三章 三阳极MFC阴极功能菌群筛选与其弱电场刺激效应研究
    3.1 实验设计
    3.2 结果与分析
        3.2.1 硝化细菌筛选实验结果
        3.2.2 反硝化细菌筛选实验结果
        3.2.3 不同恒电势对硝化细菌活性影响
        3.2.4 不同恒电势对反硝化细菌活性影响
        3.2.5 不同恒电流对反硝化细菌活性影响
    3.3 本章小结
第四章 三阳极MFC阴极同步硝化反硝化动力学模型研究
    4.1 实验数据采集
    4.2 模型假设与构建
        4.2.1 模型假设
        4.2.2 电化学模型构建
        4.2.3 三阳极MFC阴极SND模型构建
    4.3 模型模拟验证与分析
        4.3.1 电化学模型验证与分析
        4.3.2 三阳极MFC阴极SND模型模拟验证与分析
    4.4 本章小结
第五章 MFC阴极同步硝化反硝化过程电子转移通路及动力学研究
    5.1 实验设计
    5.2 模型假设与构建
        5.2.1 模型假设
        5.2.2 阴极SND过程电子转移通路
        5.2.3 阴极SND电子转移通路模型构建
    5.3 实验结果与模型模拟验证与分析
        5.3.1 双室MFC产电以及除碳脱氮效果
        5.3.2 阴极SND过程电子转移通路分析
        5.3.3 阴极SND电子转移通路模型模拟验证与分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果



本文编号：3783027