本文選題：微生物燃料電池(MFC) + 生物陰極　； 參考：《長安大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：微生物燃料電池是一種利用微生物作為催化劑,將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的生物反應(yīng)器。本文利用雙室微生物燃料電池,研究亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮和氨氮分別作為陰極底物時MFC的脫氮產(chǎn)電性能。研究不同運(yùn)行參數(shù)(底物濃度、溫度、外電阻和DO等)對MFC脫氮產(chǎn)電性能的影響,通過對亞硝態(tài)氮為電子受體時MFC陰極微生物樣品進(jìn)行測定,探討MFC生物脫氮產(chǎn)電的機(jī)理。主要結(jié)果如下:(1)研究當(dāng)亞硝酸鹽廢水作為陰極底物時,運(yùn)行參數(shù)對MFC的性能的影響。(1)在一定底物濃度范圍內(nèi),提高亞硝酸鹽濃度能夠增強(qiáng)MFC的脫氮產(chǎn)電能力;當(dāng)?shù)孜餄舛冗^高時,MFC的脫氮產(chǎn)電能力會減弱。在陰極亞硝態(tài)氮進(jìn)水濃度為100mg/L時,MFC的總氮去除負(fù)荷達(dá)到最大值0.126kg/(m3·d),同時,功率密度也達(dá)到最大值為2.22 W/m3。(2)較低的外電阻有助于提高M(jìn)FC的脫氮效率;外電阻接近于內(nèi)阻時,MFC的輸出功率達(dá)到最大,利于產(chǎn)電。(3)在一定溫度范圍內(nèi),升高溫度有助于增強(qiáng)MFC的脫氮產(chǎn)電性能。溫度為32℃時,總氮去除負(fù)荷達(dá)到最大值0.126 kg/(m3·d),功率密度為2.22 A/m3。但溫度過高(40℃)會抑制微生物的活性,造成MFC的脫氮產(chǎn)電效率下降。(4)由于陰極室中存在NO2--N還原為NH4+-N的反應(yīng),造成陰極的庫倫效率較高。(5)試驗(yàn)中陰極室在無氧條件下有大量NO2--N被氧化成NO3--N,其中的氧原子可能來自水(H2O)。(6)NaN3能有效抑制亞硝酸鹽的氧化,加入NaN3后TN去除負(fù)荷增大為0.136 kg/(m3·d),而功率密度有所較低為1.00 A/m3。NaN3的加入也抑制了N2O還原酶活性,導(dǎo)致了N2O的積累,未將N2O還原為N2,因此,使得電流密度和功率密度下降。(2)研究當(dāng)亞硝酸鹽廢水作為陰極底物時,分析陰極室內(nèi)微生物的功能特征。(1)以亞硝酸鹽為底物的MFC占優(yōu)勢的菌種主要為變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、浮霉菌門(Planctomycetes)、放線菌門(Actinobacterium)。其中變形菌門菌群所占比重最大(50.39%),其次為擬桿菌門(11.94%)。(2)Thauera,Ignavibacterium和Bacillus均具有反硝化功能,在MFC亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化過程中發(fā)揮作用。(3)研究分別以NO3-、NO2-、NO3-與NO2-的混合物作為MFC陰極底物時的脫氮與產(chǎn)電情況。三種不同電子受體產(chǎn)生的電流密度與功率密度略有不同;而TN的去除負(fù)荷卻相差較大。當(dāng)NO3-作為電子受體時,功率密度出現(xiàn)最大值為6.46 W/m3,當(dāng)NO2-作為電子受體時,TN的去除負(fù)荷出現(xiàn)最大值0.126 kg/(m3·d)。COD加入陰極室能減小NO2-的積累,TN的去除負(fù)荷升高至0.157 kg/(m3·d),但是產(chǎn)電性能嚴(yán)重降低了,功率密度下降至0.43 W/m3。這是由于COD的加入,使陰極大量TN由非電極反硝化去除。研究氨氮廢水作為MFC陰極底物時,成功啟動同步硝化反硝化和不同DO濃度下MFC的脫氮與產(chǎn)電情況,。MFC同步硝化反硝化的最佳DO濃度比較高,為1.87mg/L。TN的去除負(fù)荷達(dá)到最大為0.074 kg/(m3·d),輸出功率密度為4.44 W/m3。DO濃度過高或過低時,MFC脫氮TN的去除負(fù)荷較低。
[Abstract]:Microbial fuel cell as a catalyst by microorganisms, in the fuel chemical energy directly into electrical energy. The bioreactor using double chamber microbial fuel cell research, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen and ammonia nitrogen were used as the cathode substrate and the electricity production of MFC on different operation parameters (. The substrate concentration, temperature, resistance and DO) effects of nitrogen production on electrical performance of MFC, the nitrite as electron acceptor MFC cathode microbial samples were measured to investigate the mechanism of MFC biological nitrogen removal and electricity production. The main results are as follows: (1) study when nitrite wastewater as the cathode substrate. Influence of operating parameters on the performance of MFC. (1) in a certain range of substrate concentration, increase the concentration of nitrite nitrogen can enhance the ability of electricity production and MFC; when the substrate concentration is too high, MFC nitrogen generating capacity will be reduced. In the cathode nitrite-N 榪涙按嫻撳害涓，

本文編號：1740655