本文關(guān)鍵詞：金屬空氣電池-MEC耦合系統(tǒng)處理養(yǎng)豬廢水及產(chǎn)氫效能研究

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【摘要】：養(yǎng)豬廢水含有高有機(jī)物、高氨氮、高懸浮物,屬于難降解的有機(jī)廢水,并且出水中帶有許多病菌,直接排放或是未達(dá)標(biāo)排放會(huì)嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人類健康。目前在我國(guó),養(yǎng)豬廢水的處理技術(shù)效率低,且造價(jià)較高,大多數(shù)的廢水并不能得到合理處理達(dá)標(biāo)排放。針對(duì)這種高濃度廢水,目前還未找到經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。微生物電解池(Microbial electrolysis cell,MEC)作為一項(xiàng)高新技術(shù),不僅可利用環(huán)境中廣泛存在的廢棄物,甚至可以高濃度廢水作為原料,降解了廢水中有機(jī)物的同時(shí),產(chǎn)生了氫氣,還生成了一些其它有價(jià)值的產(chǎn)物,處理了污染物的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了能源回收,且屬于低能耗設(shè)備。而金屬空氣電池作為一類有前途的動(dòng)力能源,是一種新型的燃料電池,比能量高、成本低、壽命長(zhǎng)。若以鋁或鐵作為電池陽極,不僅可以產(chǎn)生較高的電能,還可以在電池反應(yīng)的過程中產(chǎn)生絮凝劑,對(duì)廢水有一定的處理效果。實(shí)驗(yàn)以Cubic反應(yīng)器為基礎(chǔ),首先構(gòu)成了鋁/鐵-金屬空氣電池結(jié)構(gòu),對(duì)不同的條件進(jìn)行優(yōu)化�？疾祀姵胤烹娦阅�,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電解液NaCl濃度為35 g/L,溶液pH在7左右,電路連入小電阻時(shí),電池的性能效果最好,周期較長(zhǎng)。鐵電池能夠獲得更高的電勢(shì),鋁電池放電反應(yīng)更快。同時(shí)考察不同條件下產(chǎn)生絮凝劑的最優(yōu)參數(shù),并對(duì)養(yǎng)豬廢水進(jìn)行絮凝預(yù)處理。在最佳條件下,電絮凝對(duì)養(yǎng)豬廢水COD、氨氮、SS和濁度的去除率分別可達(dá)到61%、41%、52%、55%�？疾觳煌琈EC的啟動(dòng)方式,以最優(yōu)條件下的金屬空氣電池提供電壓,驅(qū)動(dòng)MEC反應(yīng)器,對(duì)底物養(yǎng)豬廢水進(jìn)行處理。通過檢測(cè)出水的COD以及對(duì)產(chǎn)生氣體的成分分析,同時(shí)結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù),對(duì)不同微生物電解池中功能菌群和機(jī)制進(jìn)行初步研究。結(jié)果表明雙鐵電池-MEC反應(yīng)器對(duì)廢水的處理效果最佳,稀釋過的廢水COD可降低到300 mg/L,未稀釋廢水COD最終降到360 mg/L,氫氣回收率分別達(dá)到36.14%和18.46%,能量效率分別達(dá)到94%和80%。直接啟動(dòng)的MEC和雙電池供電的MEC產(chǎn)氫效能較高,在反應(yīng)器中均含有較多的產(chǎn)電微生物菌落和相似的菌群結(jié)構(gòu),與反應(yīng)器表現(xiàn)出的性能差異相似,即其運(yùn)行效能與反應(yīng)器中生物群落的結(jié)構(gòu)存在著密切的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：微生物電解池 養(yǎng)豬廢水 金屬空氣電池 絮凝
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源、背景及研究目的和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題背景9-10
• 1.1.3 研究目的和意義10
• 1.2 金屬空氣電池概況及其研究進(jìn)展10-12
• 1.2.1 金屬空氣電池的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)10-11
• 1.2.2 金屬空氣電池的研究進(jìn)展11-12
• 1.2.3 電絮凝技術(shù)12
• 1.3 微生物電解池的研究進(jìn)展12-15
• 1.3.1 微生物電解池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理12-13
• 1.3.2 微生物電解池處理廢水以及產(chǎn)氫的研究進(jìn)展13-14
• 1.3.3 金屬空氣電池和微生物電解池的聯(lián)合運(yùn)行14-15
• 1.4 養(yǎng)豬廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展15-17
• 1.4.1 養(yǎng)豬廢水水質(zhì)特征15-16
• 1.4.2 養(yǎng)豬廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展16-17
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線17-19
• 1.5.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.5.2 技術(shù)路線17-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法19-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器20
• 2.2 廢水來源與水質(zhì)20-21
• 2.2.1 廢水來源20
• 2.2.2 廢水水質(zhì)20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的裝置21-23
• 2.3.1 金屬空氣電池的裝置21-22
• 2.3.2 微生物電解池的裝置構(gòu)型22
• 2.3.3 金屬空氣電池與微生物電解池系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.4 分析項(xiàng)目與方法23-28
• 2.4.1 總鋁（鐵）量及鋁（鐵）離子形態(tài)分布23-24
• 2.4.2 Zeta電位24
• 2.4.3 電學(xué)指標(biāo)的測(cè)定24-25
• 2.4.4 廢水水質(zhì)檢測(cè)及分析方法25
• 2.4.5 氣體指標(biāo)的測(cè)定25-26
• 2.4.6 掃描電子顯微鏡預(yù)處理的方法26-28
• 第3章 鋁、鐵空氣電池產(chǎn)電性能研究28-37
• 3.1 不同溶液電導(dǎo)率的電池性能效果28-31
• 3.1.1 鋁鐵空氣電池電化學(xué)性能分析28-30
• 3.1.2 鋁鐵空氣電池電鏡分析30-31
• 3.2 不同起始pH值的電池性能效果31-34
• 3.2.1 鋁空氣電池31-33
• 3.2.2 鐵空氣電池33-34
• 3.3 不同電極組合的電池性能效果34-35
• 3.4 不同電路外阻的電池性能效果35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 鋁、鐵空氣電池產(chǎn)絮對(duì)養(yǎng)豬廢水處理效果研究37-57
• 4.1 金屬空氣電池產(chǎn)生絮凝劑的條件優(yōu)化37-50
• 4.1.1 不同溶液電導(dǎo)率的優(yōu)化37-43
• 4.1.2 不同起始pH值的優(yōu)化43-47
• 4.1.3 不同電極組合的研究47-49
• 4.1.4 不同電路外阻的研究49-50
• 4.2 金屬空氣電池直接絮凝養(yǎng)豬廢水的效果50-53
• 4.2.1 養(yǎng)豬廢水水質(zhì)指標(biāo)的變化50-52
• 4.2.2 養(yǎng)豬廢水Zeta電位的變化52-53
• 4.3 外加絮凝劑絮凝養(yǎng)豬廢水的效果53-55
• 4.3.1 養(yǎng)豬廢水水質(zhì)指標(biāo)的變化53-55
• 4.3.2 養(yǎng)豬廢水Zeta電位的變化55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 金屬空氣電池驅(qū)動(dòng)MEC處理養(yǎng)豬廢水性能研究57-77
• 5.1 MFC的啟動(dòng)57-66
• 5.1.1 MFC轉(zhuǎn)化為MEC的運(yùn)行模式57
• 5.1.2 金屬空氣電池對(duì)MEC反應(yīng)器的驅(qū)動(dòng)57-66
• 5.2 MEC反應(yīng)器的直接啟動(dòng)66-68
• 5.3 金屬空氣電池-MEC運(yùn)行的效果研究68-72
• 5.3.1 金屬空氣電池-MEC運(yùn)行過程中COD的變化68-69
• 5.3.2 金屬空氣電池-MEC運(yùn)行過程中電化學(xué)性能的研究69-70
• 5.3.3 金屬空氣電池-MEC運(yùn)行過程中產(chǎn)氣性能的分析70-72
• 5.3.4 金屬空氣電池-MEC運(yùn)行過程中能量回收率的計(jì)算72
• 5.4 MEC反應(yīng)器微生物群落結(jié)構(gòu)分析72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其它成果84-86
• 致謝86

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本文編號(hào)：693213