本文選題：微生物燃料電池 + 硝化��； 參考：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：微生物燃料電池(Microbial fuel cell, MFC)是利用微生物發(fā)電的一種技術(shù),可將蘊(yùn)含于廢水中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)同步治污產(chǎn)電。2013年,我國(guó)工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的氨氮排放量達(dá)245.7萬(wàn)噸,對(duì)水環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。研制氨氧化微生物燃料電池,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水除氨和生物發(fā)電,這不僅符合我國(guó)“節(jié)能減排”的環(huán)保政策,也符合廢水脫氮技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。本文創(chuàng)建好氧氨氧化微生物燃料電池(Aerobic ammonia-oxidizing MFC, AAO-MFC)和厭氧氨氧化微生物燃料電池(Anaerobic ammonia-oxidizing MFC, ANAMMOX-MFC),深入研究了AAO-MFC和ANAMMOX-MFC的除氨產(chǎn)電性能和工作機(jī)理,主要結(jié)果如下：1、創(chuàng)建AAO-MFC,以硝化基質(zhì)、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的添加-應(yīng)答試驗(yàn),研究了這些物質(zhì)對(duì)AAO-MFC的影響,揭示了AAO-MFC的工作機(jī)理。以氨氧化菌富集培養(yǎng)物為菌種,創(chuàng)建AAO-MFC,成功實(shí)現(xiàn)了同步除氨產(chǎn)電。試驗(yàn)證明,除硝化基質(zhì)氨外,中間產(chǎn)物(羥胺、亞硝酸鹽)亦可作為燃料產(chǎn)電,低劑量NH2OH和NO2-對(duì)AAO-MFC產(chǎn)電呈刺激效應(yīng),但高劑量NH2OH和NO2對(duì)AAO-MFC產(chǎn)電呈抑制效應(yīng)；最終產(chǎn)物NO3對(duì)AAO-MFC也呈抑制效應(yīng)。AAO-MFC的工作機(jī)制為：先由氨氧化菌將NH4+被氧化成NO2-；再由陽(yáng)極液中的NO2-與陰極液中的K2MnO4構(gòu)成化學(xué)電池輸出電流,換言之,AAO-MFC產(chǎn)電并非只是人們所預(yù)期的生物作用,而是生物反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合作用。2、創(chuàng)建ANAMMOX-MFC,研究了陽(yáng)極電勢(shì)對(duì)ANAMMOX-MFC的影響,揭示了ANAMMOX-MFC的微生物學(xué)機(jī)理。以厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)物為菌種,創(chuàng)建ANAMMOX-MFC,成功實(shí)現(xiàn)了同步脫氮產(chǎn)電,總氮去除速率為0.913±0.027 kgN m-3d-1,最大輸出功率密度為2.54mW/m2。陽(yáng)極電勢(shì)不顯著影響ANAMMOX-MFC的脫氮性能,但顯著影響ANAMMOX的產(chǎn)電性能,上調(diào)或下調(diào)陽(yáng)極電勢(shì)均降低ANAMMOX-MFC的產(chǎn)電能力,且上調(diào)陽(yáng)極電勢(shì)會(huì)加劇陽(yáng)極表面微生物的死亡,增大MFC內(nèi)阻。陽(yáng)極電勢(shì)顯著影響脫氮產(chǎn)電菌群組成,上調(diào)或下調(diào)陽(yáng)極電勢(shì)后, ANAMMOX-MFC中的優(yōu)勢(shì)厭氧氨氧化菌由Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia共居狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镃andidatus Kuenenia獨(dú)居狀態(tài)。
[Abstract]:Microbial fuel cells (MFCs) are technologies that use microbes to generate electricity, which converts the chemical energy contained in wastewater directly into electric energy, enabling simultaneous pollution control and power generation in 2013. Ammonia and nitrogen emissions from industrial and agricultural wastewater and domestic sewage amount to 2.457 million tons, and the pollution of water environment is very serious. The development of ammonia oxidation microbial fuel cell can simultaneously realize ammonia removal from wastewater and biological power generation, which not only accords with the environmental protection policy of "energy saving and emission reduction" in our country, but also accords with the development trend of wastewater denitrification technology. In this paper, Aerobic ammonia-oxidizing MFC (AAO-MFC) and anaerobic ammonia-oxidizing MFC (ANAMMOX-MFC) were created. The electrical properties and working mechanism of AAO-MFC and ANAMMOX-MFC in ammonia removal were studied. The main results were as follows: 1, AAO-MFC was created as nitrification substrate, The effects of the intermediate and final products on AAO-MFC were studied, and the working mechanism of AAO-MFC was revealed. Amio-MFC was established by using the enriched culture of ammonia oxidizing bacteria as the strain, and the synchronous ammonia production was successfully realized. The results showed that the intermediate products (hydroxylamine, nitrite) could be used as fuel to produce electricity, low dose of NH2OH and no _ 2-could stimulate the production of AAO-MFC, but high dose of NH2OH and NO2 could inhibit the production of AAO-MFC, in addition to nitrifying substrate ammonia, the intermediate product (hydroxylamine, nitrite) could be used as fuel to produce electricity. The mechanism of the final product NO3 is that the NH4 is oxidized to no 2-by ammonia oxidizing bacteria, and then no 2-in the anode solution and K2MnO4 in the cathode solution form the output current of the chemical cell, the mechanism of the final product NO3 is as follows: first, the NH4 is oxidized to no 2-by the ammonia oxidizing bacteria; In other words, the generation of electricity in AAO-MFC is not only the expected biological action, but also the combination of biological reaction and chemical reaction. The ANAMMOX-MFCwas created. The effect of anodic potential on ANAMMOX-MFC was studied, and the microbiological mechanism of ANAMMOX-MFC was revealed. ANAMMOX-MFCwas established with anammox enriched culture as strain. The simultaneous nitrogen removal rate was 0.913 鹵0.027 kgN m-3d-1, and the maximum output power density was 2.54mW / m2.The total nitrogen removal rate was 0.913 鹵0.027 kgN m ~ (-3) d ~ (-1) and the maximum output power density was 2.54 MW / m ~ (2). The anodic potential had no significant effect on the denitrification performance of ANAMMOX-MFC, but significantly affected the electrical properties of ANAMMOX. The up-regulated or down-regulated anodic potential decreased the ability of ANAMMOX-MFC to produce electricity, and the increase of anode potential would aggravate the death of microorganism on the anode surface and increase the internal resistance of MFC. The anodic potential significantly affected the composition of denitrogen-producing bacteria. When the anodic potential was up-regulated or down-regulated, the dominant anaerobic anammox bacteria in ANAMMOX-MFC changed from Candidatus Kuenenia and Candidatus Brocadia to Candidatus Kuenenia alone.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703;TM911.45

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1780817