本文關鍵詞：單室空氣陰極微生物燃料電池的產電優(yōu)化與應用　出處：《北京化工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：在能源短缺、環(huán)境惡化的今天,微生物燃料電池技術(microbial fuel cell, MFC)能夠在處理廢水的同時產生電能,受到了廣泛的關注。然而,現(xiàn)階段產生的電能較小,想要真正利用這些電能就需要設計收集電路和電能輸送裝置。隨著社會的發(fā)展,藥物與個人護理用品(Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)被大量使用,這類污染物在水環(huán)境中濃度很低,而目前常用的水處理工藝并不是針對PPCPs設計的,致使某些PPCPs很難被有效的去除。本課題提出一種生物電化學系統(tǒng),它利用MFC產生的電能與活性污泥系統(tǒng)耦合處理一種典型的PPCPs——土霉素。把MFC處理廢水得到的電能進一步應用到水處理當中,這樣實時的利用電能,既省去了繁瑣的電路收集裝置又能夠進一步提高出水水質。經過實驗并得到具體結論如下：1.MFC串聯(lián)后,電壓會有所降低。當串聯(lián)3個MFC時,能夠產生1V左右的電壓,并把這些電能通過石墨電極板加入活性污泥系統(tǒng),組成生物電化學系統(tǒng),并以SBR方式運行。運行穩(wěn)定后,對低濃度土霉素的去除效果優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)。2.當進水土霉素濃度在0.5-3mg/L之間變化、進水COD在400-1200mg/L之間變化、水力停留時間在4-11.2小時之間變化時,生物電化學系統(tǒng)的土霉素去除率都會高于傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng),其他出水指標略高于或與傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)處在同一水平,且生物電化學系統(tǒng)運行穩(wěn)定,不易發(fā)生污泥膨脹。3.利用電子顯微鏡觀察系統(tǒng)中的微生物,可知生物電化學系統(tǒng)中的微生物與傳統(tǒng)活性污泥中的微生物種類和形貌都有所差別。運用第二代測序技術測定系統(tǒng)中的活性污泥群落結構,表明生物電化學系統(tǒng)中電極板上微生物種類多于系統(tǒng)中活性污泥及傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的活性污泥。表明電極板是生物電化學系統(tǒng)中的核心部分,而且生物電化學系統(tǒng)中的微生物種類也與傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)中的微生物有很大差異。經過篩選、純化培養(yǎng),得到了一株對低濃度土霉素有降解效率的菌株,經過16sRNA測序鑒定屬于寡養(yǎng)單胞菌菌屬(Stenotrophomonas sp)。6h對2mg/L土霉素的最大去除率為41%4.通過周期內降解實驗,表明單純的電解系統(tǒng)和傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)對低濃度的土霉素都有一定的降解效果,但生物電化學系統(tǒng)的去除率高于上述兩系統(tǒng)。通過液相色譜-質譜分析土霉素的降解過程,可知生物電化學系統(tǒng)對低濃度土霉素的去除中,既存在電解過程又存在生物降解過程,而且不是簡單的效果疊加,這兩種效果相互作用、相互影響,進而相互適應組成了穩(wěn)定,高效的生物電化學系統(tǒng)。5.通過MFC-生物電化學系統(tǒng)連續(xù)流實驗,表明比起厭氧活性污泥技術,MFC技術對低濃度土霉素廢水有更好的處理效果,生物電化學系統(tǒng)的效果雖然優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥工藝中的好氧段,但并沒有達到單因素時的處理效果。表明磷元素對系統(tǒng)有一定的影響。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703;TM911.45

【共引文獻】

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3 肖唐俊;多級重力跌水曝氣生物膜法處理生活污水研究[D];華中科技大學;2007年

4 余磊;跌水曝氣生物膜法處理生活污水研究[D];華中科技大學;2007年

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7 侯金財;A/O-MBR生物脫氮工藝試驗研究[D];湘潭大學;2013年

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本文編號：1323697