以生物質(zhì)為碳源的人工濕地型微生物燃料電池脫氮研究
發(fā)布時間：2021-03-05 02:01
針對低碳源污水深度脫氮處理的需要,本研究構(gòu)建了一種將人工濕地（CW）和微生物燃料電池（MFC）組合的系統(tǒng),用于低碳氮比（C/N）污水的深度脫氮處理和產(chǎn)電性能研究。主要針對目前廢水生物處理技術(shù)普遍存在的高能耗問題,采用MFC和MFC-CW在獲得電能的同時凈化廢水,減少污染。通過不同的工藝參數(shù)配置,研究了不同電壓輸出下的MFC處理廢水的特性,并與傳統(tǒng)廢水生物脫氮工藝進行了對比,探究了MFC應用于廢水處理的關(guān)鍵技術(shù)。同時,采用預處理過的天然生物質(zhì)和木質(zhì)纖維素作為碳源促進系統(tǒng)脫氮,并研究分析了電極間距、水力停留時間（HRT）、C/N等因素對系統(tǒng)脫氮除碳及產(chǎn)電性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）成功構(gòu)建并啟動了無膜式單室型空氣陰極MFC裝置、人工濕地-MFC復合裝置,對照裝置（CK）;底物濃度會影響裝置產(chǎn)電性能,進水的化學需氧量（COD）濃度越高,MFC和MFC-CW的電壓輸出越大,且MFC-CW的電壓輸出整體上高于MFC;電池系統(tǒng)的電極間距為18cm時,兩組電池的產(chǎn)電性能最好;MFC和MFC-CW在外接電阻都為500?時,系統(tǒng)的最高功率密度分別為1.11mW/m2和...
【文章來源】：南京林業(yè)大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
課題研究技術(shù)路線圖
型微生物燃料電池系統(tǒng)如圖 2-1 所示。燃料電池主體的內(nèi)徑為 30cm，高為 55cm，裝置過水方向為上向流為填料層，陽極板嵌入填料層內(nèi)，陰極板則放在裝對厭氧而陰極區(qū)好氧[83]。陰、陽極材料均由片狀mm）制成。石墨電極板使用前進行打磨，用微型電微生物生長和附著能力[21][84]，提高 MFC 系統(tǒng)的產(chǎn)電合電路，分別調(diào)節(jié)兩個電阻箱的外電阻為 1000 。精度等設計而成，由廣東數(shù)碼運營公司負責設計和調(diào)字式萬用電表進行校準，從而確保監(jiān)測結(jié)果的準確性如圖 2-2 所示，MFC-CW 系統(tǒng)是在單室型 MFC 裝置極能從空氣及水葫蘆根系共同吸收氧氣[85]。用植物為每日 8:00 至 20:00。水葫蘆是美化環(huán)境、凈化水質(zhì)性強。水葫蘆對氮、磷、鉀、鈣等多種無機元素都有為人工濕地種植的植物，與微生物燃料電池聯(lián)用，凈置作為空白對照組，利用微生物降解廢水，考察微生組裝置的對比研究。
圖 2-2 微生物燃料電池系統(tǒng)實物圖Fig.2-2 Pictures of the microbial fuel cell system2 實驗運行條件實驗室所用微生物菌種取自南京市江寧開發(fā)區(qū)污水處理廠氧化溝內(nèi)的混合液活SV=54%，MLSS=6634mg/L，SVI=81.4mL/g）。將取回的活性污泥靜置一段時間清液，重復上述步驟 2~3 次。將活性污泥置于厭氧條件下培養(yǎng)馴化 10 天，定期物生長所需要的營養(yǎng)液。馴化結(jié)束后，將污泥和葡萄糖培養(yǎng)液按 1:2 比例混合作燃料電池的接種底物[21]。MFC 進水采用人工配水，初期以葡萄糖配制 COD 濃Cl 配制 NH+4-N 濃度，NaHCO3調(diào)節(jié)堿度，實驗所需培養(yǎng)液的組成如表 2-3 所示表 2-3 微生物培養(yǎng)液配方表Tab.2-3 Formula of microbial culture solution名稱 濃度 純度磷酸氫二鈉 4.099g/L AR磷酸二氫鈉 2.54g/L AR氯化銨 0.31g/L AR氯化鉀 0.13g/L 分析純
【參考文獻】：
期刊論文
[1]殼類農(nóng)業(yè)廢棄物固體碳源釋碳性能研究[J]. 謝林花,丁紹蘭,陳曉嬌,王明. 陜西科技大學學報(自然科學版). 2013(05)
[2]以纖維素物質(zhì)為反硝化碳源的研究進展[J]. 袁寧,金蒙蒙. 遼寧化工. 2013(07)
[3]城市生物質(zhì)厭氧產(chǎn)酸構(gòu)建碳源的研究進展[J]. 劉輝,謝麗,周琪,陳銀廣. 環(huán)境科學與技術(shù). 2013(07)
[4]固體纖維素類廢物作為反硝化碳源濾料的比選[J]. 李斌,郝瑞霞. 環(huán)境科學. 2013(04)
[5]初沉發(fā)酵池和懸浮填料技術(shù)在污水處理廠提標改造中的應用[J]. 楊敏,劉玉寬,張海峰,孫永利,鄭興燦,張秀華,張賀滿. 給水排水. 2013(02)
[6]人工濕地在應用中存在的問題及解決措施[J]. 黃錦樓,陳琴,許連煌. 環(huán)境科學. 2013(01)
[7]低碳源條件下利用側(cè)流活性污泥水解技術(shù)強化生物脫氮除磷[J]. 劉智曉,Gert Petersen,張偉,Alexander Grossmann,詹衛(wèi)東. 給水排水. 2013(01)
[8]雙室型無質(zhì)子膜MFC協(xié)同去除COD和含氮污染物的能力[J]. 冉春秋,崔玉波,趙不凋,李海燕,孫佳楠,金政. 土木建筑與環(huán)境工程. 2012(06)
[9]堿預處理稻草補充反硝化碳源特性研究[J]. 呂順,吳志超,王志偉,李彬,于鴻光,張一帆. 水處理技術(shù). 2012(12)
[10]單室不銹鋼陽極微生物燃料電池強化反硝化的研究[J]. 章軼磊,崔康平,孫世群,曹曉燕. 廣東化工. 2012(02)
博士論文
[1]微生物燃料電池同步脫氮產(chǎn)電性能及機理研究[D]. 張吉強.浙江大學 2014
[2]平原河網(wǎng)受污染原水生物膜預處理工藝技術(shù)研究[D]. 馮麗娟.浙江大學 2013
碩士論文
[1]外加碳源人工濕地處理污水廠尾水的脫氮工藝研究[D]. 苑天曉.北京林業(yè)大學 2016
[2]單室空氣陰極微生物燃料電池性能優(yōu)化基礎研究[D]. 陳禧.華南理工大學 2011
本文編號：3064369
【文章來源】：南京林業(yè)大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
課題研究技術(shù)路線圖
型微生物燃料電池系統(tǒng)如圖 2-1 所示。燃料電池主體的內(nèi)徑為 30cm，高為 55cm，裝置過水方向為上向流為填料層，陽極板嵌入填料層內(nèi)，陰極板則放在裝對厭氧而陰極區(qū)好氧[83]。陰、陽極材料均由片狀mm）制成。石墨電極板使用前進行打磨，用微型電微生物生長和附著能力[21][84]，提高 MFC 系統(tǒng)的產(chǎn)電合電路，分別調(diào)節(jié)兩個電阻箱的外電阻為 1000 。精度等設計而成，由廣東數(shù)碼運營公司負責設計和調(diào)字式萬用電表進行校準，從而確保監(jiān)測結(jié)果的準確性如圖 2-2 所示，MFC-CW 系統(tǒng)是在單室型 MFC 裝置極能從空氣及水葫蘆根系共同吸收氧氣[85]。用植物為每日 8:00 至 20:00。水葫蘆是美化環(huán)境、凈化水質(zhì)性強。水葫蘆對氮、磷、鉀、鈣等多種無機元素都有為人工濕地種植的植物，與微生物燃料電池聯(lián)用，凈置作為空白對照組，利用微生物降解廢水，考察微生組裝置的對比研究。
圖 2-2 微生物燃料電池系統(tǒng)實物圖Fig.2-2 Pictures of the microbial fuel cell system2 實驗運行條件實驗室所用微生物菌種取自南京市江寧開發(fā)區(qū)污水處理廠氧化溝內(nèi)的混合液活SV=54%，MLSS=6634mg/L，SVI=81.4mL/g）。將取回的活性污泥靜置一段時間清液，重復上述步驟 2~3 次。將活性污泥置于厭氧條件下培養(yǎng)馴化 10 天，定期物生長所需要的營養(yǎng)液。馴化結(jié)束后，將污泥和葡萄糖培養(yǎng)液按 1:2 比例混合作燃料電池的接種底物[21]。MFC 進水采用人工配水，初期以葡萄糖配制 COD 濃Cl 配制 NH+4-N 濃度，NaHCO3調(diào)節(jié)堿度，實驗所需培養(yǎng)液的組成如表 2-3 所示表 2-3 微生物培養(yǎng)液配方表Tab.2-3 Formula of microbial culture solution名稱 濃度 純度磷酸氫二鈉 4.099g/L AR磷酸二氫鈉 2.54g/L AR氯化銨 0.31g/L AR氯化鉀 0.13g/L 分析純
【參考文獻】：
期刊論文
[1]殼類農(nóng)業(yè)廢棄物固體碳源釋碳性能研究[J]. 謝林花,丁紹蘭,陳曉嬌,王明. 陜西科技大學學報(自然科學版). 2013(05)
[2]以纖維素物質(zhì)為反硝化碳源的研究進展[J]. 袁寧,金蒙蒙. 遼寧化工. 2013(07)
[3]城市生物質(zhì)厭氧產(chǎn)酸構(gòu)建碳源的研究進展[J]. 劉輝,謝麗,周琪,陳銀廣. 環(huán)境科學與技術(shù). 2013(07)
[4]固體纖維素類廢物作為反硝化碳源濾料的比選[J]. 李斌,郝瑞霞. 環(huán)境科學. 2013(04)
[5]初沉發(fā)酵池和懸浮填料技術(shù)在污水處理廠提標改造中的應用[J]. 楊敏,劉玉寬,張海峰,孫永利,鄭興燦,張秀華,張賀滿. 給水排水. 2013(02)
[6]人工濕地在應用中存在的問題及解決措施[J]. 黃錦樓,陳琴,許連煌. 環(huán)境科學. 2013(01)
[7]低碳源條件下利用側(cè)流活性污泥水解技術(shù)強化生物脫氮除磷[J]. 劉智曉,Gert Petersen,張偉,Alexander Grossmann,詹衛(wèi)東. 給水排水. 2013(01)
[8]雙室型無質(zhì)子膜MFC協(xié)同去除COD和含氮污染物的能力[J]. 冉春秋,崔玉波,趙不凋,李海燕,孫佳楠,金政. 土木建筑與環(huán)境工程. 2012(06)
[9]堿預處理稻草補充反硝化碳源特性研究[J]. 呂順,吳志超,王志偉,李彬,于鴻光,張一帆. 水處理技術(shù). 2012(12)
[10]單室不銹鋼陽極微生物燃料電池強化反硝化的研究[J]. 章軼磊,崔康平,孫世群,曹曉燕. 廣東化工. 2012(02)
博士論文
[1]微生物燃料電池同步脫氮產(chǎn)電性能及機理研究[D]. 張吉強.浙江大學 2014
[2]平原河網(wǎng)受污染原水生物膜預處理工藝技術(shù)研究[D]. 馮麗娟.浙江大學 2013
碩士論文
[1]外加碳源人工濕地處理污水廠尾水的脫氮工藝研究[D]. 苑天曉.北京林業(yè)大學 2016
[2]單室空氣陰極微生物燃料電池性能優(yōu)化基礎研究[D]. 陳禧.華南理工大學 2011
本文編號：3064369
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/3064369.html
教材專著
