微生物燃料电池强化人工湿地低温脱氮效果的研究

发布时间：2023-07-24 21:54

　　人工湿地作为环境友好型的水处理技术,在饮用水水源净化,污水处理厂尾水处理等方面的应用越来越广泛,但是人工湿地的运行,不可避免的会受到环境条件的影响,特别是到了冬季低温条件下,氨氮的去除效果会明显恶化,往往达不到预期的处理效果。本文以传统多介质人工湿地的构型为基础,构建了湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetland-Microbial Fuel Cell,简称CW-MFC),研究了CW-MFC在低温条件下的脱氮性能,探讨了CW-MFC提升人工湿地低温脱氮性能的机制以及可行性。主要取得了以下研究结果:(1)将沸石作为出水基质层可保证出水效率达96.7%以上,沸石层以下可达77.85%,微生物脱氮主要受δ-变形菌纲与β-变形菌纲影响,微生物燃料电池的加入有利于β-变形菌纲的富集,此外湿地型微生物燃料电池装置在氨氮稳定去除下输出5.93m W/m³的稳定功率。(2)低温会抑制人工湿地的脱氮效率,从25℃降温至5℃时,四种人工湿地最终出水氨氮去除率降低10.51±2.93%。沸石床层前脱氮效率降低更为明显,从25℃降温至5℃时,传统多介质湿地氨氮去除率降低5...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 传统人工湿地脱氮及存在的问题
        1.1.1 传统人工湿地脱氮原理
        1.1.2 传统人工湿地脱氮存在问题
    1.2 现有强化人工湿地低温脱氮效果的手段
        1.2.1 基质复合型人工湿地
        1.2.2 生物强化技术
        1.2.3 湿地型微生物燃料电池
    1.3 CW-MFC脱氮研究进展
        1.3.1 CW-MFC脱氮原理
        1.3.2 CW-MFC发展与现状
    1.4 研究意义及内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线图
2 人工湿地脱氮途径及运行性能
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 实验装置的构建
        2.2.2 装置的接种与启动
        2.2.3 实验方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 人工湿地的脱氮性能
        2.3.2 植物对氨氮的去除效果
        2.3.3 基质填料对氨氮的去除效果
        2.3.4 微生物对氨氮的去除效果
        2.3.5 人工湿地微生物学特性
        2.3.6 CW-MFC的电压变化
    2.4 小结
3 CW-MFC低温条件下的强化脱氮作用
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 温度冲击实验
        3.2.2 吸附实验
        3.2.3 测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 不同温度下CW-MFC的脱氮效率
        3.3.2 温度对植物生长的影响
        3.3.3 温度对基质吸附的影响
        3.3.4 温度对微生物群落的影响
    3.4 小结
4 CW-MFC构型优化及低温脱氮性能
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 实验条件
        4.2.3 实验方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CW-MFC的运行性能
        4.3.2 开闭路对CW-MFC低温脱氮性能的影响
        4.3.3 分隔材料对CW-MFC低温脱氮性能的影响
        4.3.4 电极间距对CW-MFC低温脱氮性能的影响
        4.3.5 双阳极结构对CW-MFC低温脱氮性能的影响
        4.3.6 CW-MFC脱氮效率与产电性能的相关性分析
    4.4 小结
5 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
作者简历



本文编号：3836595