單室空氣陰極微生物燃料電池反硝化系統(tǒng)構(gòu)建與性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-04 13:16
微生物燃料電池（Microbial Fuel Cell,MFC）是一種利用產(chǎn)電微生物同步去除廢水中的污染物和產(chǎn)生電能的廢水處理技術(shù)。單室MFC具有高效低成本脫氮的潛力。針對(duì)傳統(tǒng)廢水生物反硝化脫氮存在效率低和能耗大的問題,本論文以單室空氣陰極MFC作為代表性的單室MFC,構(gòu)建單室MFC反硝化系統(tǒng),系統(tǒng)研究其產(chǎn)電性能和脫氮性能。單室MFC中同時(shí)發(fā)生產(chǎn)電和反硝化過程。微生物去除硝酸根和亞硝酸根的COD消耗量分別為4.33 g COD·g-1 NO3--N和2.60 g COD·g-1 NO2--N。當(dāng)基質(zhì)濃度高于微生物去除硝酸根和亞硝酸根所需基質(zhì)濃度時(shí),硝酸根和亞硝酸根導(dǎo)致MFC在硝酸根和亞硝酸根去除過程的電壓下降,但不影響MFC在反硝化結(jié)束后的穩(wěn)定電壓和最大功率密度。在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中,MFC在反硝化結(jié)束后的最大功率密度(>25 W·m-3)保持穩(wěn)定。硝酸根和亞硝酸根抑制部分非產(chǎn)電菌的活性,減少非產(chǎn)電菌消耗的COD,從而可提高M(jìn)FC在...
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：206 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
在反硝化細(xì)菌內(nèi)的全程反硝化過程和機(jī)理[37]
圖 1-6 在厭氧氨氧化菌內(nèi)的厭氧氨氧化過程和機(jī)理[37]厭氧氨氧化的理論總反應(yīng)式（式 1.11）[89]的產(chǎn)物只有氮?dú)夂退�，但常見的包含碳酸氫鹽參與反應(yīng)的實(shí)際反應(yīng)式（式 1.12）[90]的產(chǎn)物除了氮?dú)夂退�，還有少量的生物質(zhì)（以CH2O0.5N0.15表示）和硝酸根。NH4++ NO2-→ N2+ 2H2O （1.11）NH4++ 1.32NO2-+ 0.066HCO3-+ 0.13H+→ 1.02N2+ 0.26NO3-+ 0.066CH2O0.5N0.15+ 2.03H2O （1.12）厭氧氨氧化菌是以二氧化碳為碳源的自養(yǎng)菌，因此 ANAMMOX 工藝無需添加有機(jī)碳源，降低了脫氮的藥劑費(fèi)用。厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的生物量（污泥）少（式 1.12），因此 ANAMMOX 工藝還具有污泥處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)均有效降低了 ANAMMOX 工藝的脫氮成本。報(bào)道的 ANAMMOX 工藝的容積脫氮速率[91]可達(dá)傳統(tǒng)生物脫氮工藝的容積脫氮速率的 10 倍以上，表明ANAMMOX 工藝的脫氮潛力顯著高于傳統(tǒng)生物脫氮工藝。不過，ANAMMOX 工
conc）表征。這兩種損失引起的過電位如下[132]： act=RTαnFln i0（1.23） conc=RTαnFlnidid-i（1.24），α 為反應(yīng)的傳遞系數(shù)，i 為電流密度，i0為交換電流密度，id.23 和式 1.24 表明，在交換電流密度和極限電流密度一定時(shí)，密度區(qū)域比在高電流密度區(qū)域顯著，而傳質(zhì)損失在高電流密度度區(qū)域顯著[131, 132]。的歐姆電壓降（ΔEΩ）按下式計(jì)算：ΔEΩ= IRΩ（1.25），I 為電流，RΩ為系統(tǒng)的歐姆內(nèi)阻。三種電動(dòng)勢(shì)損失均可在極化曲線（圖 1-7）的不同區(qū)域得到反
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微生物直接種間電子傳遞:機(jī)制及應(yīng)用[J]. 黃玲艷,劉星,周順桂. 土壤學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]吸收胞外電子的電活性微生物[J]. 靖憲月,陳姍姍,周順桂. 微生物學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]土壤微生物—腐殖質(zhì)—礦物間的胞外電子傳遞機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 吳云當(dāng),李芳柏,劉同旭. 土壤學(xué)報(bào). 2016(02)
[4]游離氨和游離亞硝酸對(duì)亞硝態(tài)氮氧化菌活性的影響[J]. 張宇坤,王淑瑩,董怡君,彭永臻. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2014(05)
[5]產(chǎn)電微生物及其生理生化特性[J]. 謝作甫,鄭平,張吉強(qiáng),蔡靖. 科技通報(bào). 2013(03)
[6]碳源對(duì)生物膜同步硝化反硝化脫氮影響[J]. 魏海娟,張永祥,蔣源,張璨. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
本文編號(hào)：3264856
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：206 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
在反硝化細(xì)菌內(nèi)的全程反硝化過程和機(jī)理[37]
圖 1-6 在厭氧氨氧化菌內(nèi)的厭氧氨氧化過程和機(jī)理[37]厭氧氨氧化的理論總反應(yīng)式（式 1.11）[89]的產(chǎn)物只有氮?dú)夂退�，但常見的包含碳酸氫鹽參與反應(yīng)的實(shí)際反應(yīng)式（式 1.12）[90]的產(chǎn)物除了氮?dú)夂退�，還有少量的生物質(zhì)（以CH2O0.5N0.15表示）和硝酸根。NH4++ NO2-→ N2+ 2H2O （1.11）NH4++ 1.32NO2-+ 0.066HCO3-+ 0.13H+→ 1.02N2+ 0.26NO3-+ 0.066CH2O0.5N0.15+ 2.03H2O （1.12）厭氧氨氧化菌是以二氧化碳為碳源的自養(yǎng)菌，因此 ANAMMOX 工藝無需添加有機(jī)碳源，降低了脫氮的藥劑費(fèi)用。厭氧氨氧化過程產(chǎn)生的生物量（污泥）少（式 1.12），因此 ANAMMOX 工藝還具有污泥處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)均有效降低了 ANAMMOX 工藝的脫氮成本。報(bào)道的 ANAMMOX 工藝的容積脫氮速率[91]可達(dá)傳統(tǒng)生物脫氮工藝的容積脫氮速率的 10 倍以上，表明ANAMMOX 工藝的脫氮潛力顯著高于傳統(tǒng)生物脫氮工藝。不過，ANAMMOX 工
conc）表征。這兩種損失引起的過電位如下[132]： act=RTαnFln i0（1.23） conc=RTαnFlnidid-i（1.24），α 為反應(yīng)的傳遞系數(shù)，i 為電流密度，i0為交換電流密度，id.23 和式 1.24 表明，在交換電流密度和極限電流密度一定時(shí)，密度區(qū)域比在高電流密度區(qū)域顯著，而傳質(zhì)損失在高電流密度度區(qū)域顯著[131, 132]。的歐姆電壓降（ΔEΩ）按下式計(jì)算：ΔEΩ= IRΩ（1.25），I 為電流，RΩ為系統(tǒng)的歐姆內(nèi)阻。三種電動(dòng)勢(shì)損失均可在極化曲線（圖 1-7）的不同區(qū)域得到反
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微生物直接種間電子傳遞:機(jī)制及應(yīng)用[J]. 黃玲艷,劉星,周順桂. 土壤學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]吸收胞外電子的電活性微生物[J]. 靖憲月,陳姍姍,周順桂. 微生物學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]土壤微生物—腐殖質(zhì)—礦物間的胞外電子傳遞機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 吳云當(dāng),李芳柏,劉同旭. 土壤學(xué)報(bào). 2016(02)
[4]游離氨和游離亞硝酸對(duì)亞硝態(tài)氮氧化菌活性的影響[J]. 張宇坤,王淑瑩,董怡君,彭永臻. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2014(05)
[5]產(chǎn)電微生物及其生理生化特性[J]. 謝作甫,鄭平,張吉強(qiáng),蔡靖. 科技通報(bào). 2013(03)
[6]碳源對(duì)生物膜同步硝化反硝化脫氮影響[J]. 魏海娟,張永祥,蔣源,張璨. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
本文編號(hào)：3264856
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3264856.html
最近更新
教材專著
