本文通過構(gòu)建濕地型微生物燃料電池(Constructed wetland microbial fuel cell,簡稱:CW-MFC)來研究其凈水和產(chǎn)電效能。通過數(shù)值模擬得到系統(tǒng)最佳運行參數(shù),指導(dǎo)實驗,通過實驗研究底物種類、三價鐵離子對系統(tǒng)性能的影響,并將CW-MFC與CW做凈水性能比較。通過以下研究獲得了有價值的結(jié)論。構(gòu)建CW-MFC模型,利用COMSOL Multiphysics軟件對系統(tǒng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩種情況進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:水力停留時間兩天,底物濃度為3.9mol/m³時,底物去除率最高和能量轉(zhuǎn)化效率最高,更符合CW-MFC系統(tǒng)預(yù)期。搭建試驗臺,選取甲醇(C1)、醋酸鹽(C2)、葡萄糖(C6)和淀粉(C11)作為底物進(jìn)行實驗,研究底物對CW-MFC性能的影響,結(jié)果表明:以醋酸鹽為底物CW-MFC表現(xiàn)出最佳的電性能,最大輸出電壓為148mv,內(nèi)阻為190?,COD和氨氮去除率分別達(dá)到為79.3%和84.2%。通過分析CW-MFC不同位置出口有機(jī)物濃度,分析有機(jī)底物產(chǎn)能及轉(zhuǎn)化機(jī)理,結(jié)果表明:CW-MFC系統(tǒng)中有機(jī)物濃度從系統(tǒng)的底部到頂部減少,離表面越近,水...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 濕地型微生物燃料電池的簡介
        1.2.1 人工濕地和微生物燃料電池的簡介
        1.2.2 濕地型微生物燃料電池的概念和原理
        1.2.3 濕地型微生物燃料電池的性能影響因素
    1.3 CW-MFC國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 底物種類的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 濕地型微生物燃料電池研究現(xiàn)狀
        1.3.3 三價鐵離子對CW-MFC性能影響的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 CW-MFC的機(jī)理模擬研究現(xiàn)狀
        1.3.5 國內(nèi)外研究綜述分析
    1.4 本課題的研究內(nèi)容及研究方案
        1.4.1 課題研究內(nèi)容
        1.4.2 課題研究方案
第2章 材料與方法
    2.1 濕地型微生物燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計與搭建
        2.1.1 濕地型微生物燃料電池系統(tǒng)的材料
        2.1.2 系統(tǒng)的搭建
        2.1.3 系統(tǒng)的接種與啟動
    2.2 實驗測定方法
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 產(chǎn)電凈水性能的測定方法
    2.3 本章小結(jié)
第3章 濕地型微生物燃料電池模擬研究
    3.1 引言
    3.2 模型介紹及數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 CW- MFC的運行過程
        3.2.2 CW-MFC的數(shù)學(xué)模型建立
        3.2.3 CW- MFC的數(shù)學(xué)模型邊界條件設(shè)定
    3.3 模擬結(jié)果分析
        3.3.1 無介體濕地型微生物燃料電池初步模擬結(jié)果
        3.3.2 流速對濕地型微生物燃料電池的影響
        3.3.3 底物濃度對濕地型微生物燃料電池的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 濕地型微生物燃料電池實驗研究
    4.1 底物類型對濕地型生物燃料電池性能的影響
        4.1.1 引言
        4.1.2 實驗操作與方法
        4.1.3 底物種類對CW -MFC產(chǎn)電性能影響
        4.1.4 CW –MFC凈水性能分析
    4.2 底物在濕地型微生物燃料電池不同出口處凈水性能比較
        4.2.1 引言
        4.2.2 實驗操作與方法
        4.2.3 底物種類對CW -MFC不同采樣口處凈水性能影響
    4.3 三價鐵離子濃度對濕地型生物燃料電池性能的影響
        4.3.1 引言
        4.3.2 實驗操作與方法
        4.3.3 CW -MFC產(chǎn)電性能分析
        4.3.4 CW –MFC凈水性能分析
    4.4 人工濕地與濕地型微生物燃料電池凈水性能比較
        4.4.1 引言
        4.4.2 實驗操作與方法
        4.4.3 CW和CW –MFC凈水性能分析比較
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3794174