本文關(guān)鍵詞： 微生物燃料電池 厭氧活性污泥 產(chǎn)電性能 大腸桿菌 亞甲基藍(lán) 中性紅 氨氮　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微生物燃料電池是一種以微生物作為催化劑,將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它在產(chǎn)生電能的同時(shí)能夠處理廢水,是一種清潔可再生的能源。此外,由于其原料來源廣泛,能源利用率高,環(huán)保無污染,因而作為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于污水處理中。生物法脫氮是指在微生物作用下,將有機(jī)氮和氨氮通過硝化和反硝化共同作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下,(1)綜述部分論述了本論文選題的背景及意義。重點(diǎn)論述了氨氮的來源、危害、及去除方法與工藝,同時(shí)論述了微生物燃料電池的定義、原理、特點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用、電子傳遞機(jī)理及中介體的作用。(2)基于微生物脫鹽電池去除水中鹽分的功能,將微生物燃料電池與生物脫氮技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種新式的三室微生物燃料電池,在產(chǎn)生電能的同時(shí)能夠去除廢水中的氨氮。利用其產(chǎn)生的電能將NH_4~+通過陽離子交換膜從中間室遷移到陰極室,在陰極室NH_4~+在硝化菌和反硝化菌同步作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛蝗コＷC明了此微生物燃料電池在去除氨氮的同時(shí)能夠產(chǎn)生電能。(3)陽極接種厭氧活性污泥,陰極接種好氧活性污泥。研究了中間室氨氮濃度,陰極面積,電極間距,陰極室中溶解氧濃度對(duì)氨氮的去除及產(chǎn)電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,中間室氨氮起始濃度越大,氨氮去除所需時(shí)間就越長(zhǎng),即此微生物燃料電池處理低濃度氨氮廢水的效果較好。當(dāng)陰極板表面積為50cm~2,兩電極距離為13cm,陰極室溶解氧濃度在5-6mg/L時(shí),中間室氨氮的去除率達(dá)到最大值96.8%,最終總氮的去除率達(dá)到最大值89.0%,產(chǎn)生的電壓達(dá)到最大值480mV。(4)研究了微生物燃料電池中氨氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,NH_4~+通過陽離子交換膜從中間室遷移到陰極室的速率與電流密度有關(guān)。在開路沒有電流通過的情況下,NH_4~+遷移量為0.60mg·L~(-1)·h~(-1)。當(dāng)電流密度較小時(shí),NH_4~+遷移速率與電流密度呈正相關(guān)關(guān)系,當(dāng)電流密度達(dá)到某一較大值后,NH_4~+遷移速率將達(dá)到最大。此后,電流密度的增加不會(huì)引起NH_4~+遷移速率的增加。(5)陽極接種大腸桿菌,陰極接種好氧活性污泥。研究了在無外加中介體,添加亞甲基藍(lán)中介體和添加中性紅中介體三種情況下微生物燃料電池的產(chǎn)電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加中介體可以提高微生物燃料電池的開路電壓,縮短開路電壓達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。以亞甲基藍(lán)為中介體時(shí)微生物燃料電池的開路電壓更易達(dá)到穩(wěn)定值,而以中性紅為中介體時(shí)微生物燃料電池達(dá)到的穩(wěn)定開路電壓較前者高。無外加中介體,添加亞甲基藍(lán)中介體和添加中性紅中介體微生物燃料電池的開路電壓分別在105、52和70h后達(dá)到了穩(wěn)定值520、630和690mV。同時(shí),研究表明以亞甲基藍(lán)為中介體時(shí)微生物燃料電池比使用以中性紅為中介體時(shí)微生物燃料電池的穩(wěn)定性好。
[Abstract]:A microbial fuel cell is a device that uses microorganisms as a catalyst to convert the chemical energy in organic compounds into electricity. It generates electricity while treating wastewater, and is a clean and renewable energy source. As a new technology, it is widely used in wastewater treatment because of its wide source of raw materials, high energy efficiency, environmental protection and no pollution. The process of converting organic nitrogen and ammonia nitrogen into nitrogen by nitrification and denitrification. The main contents and conclusions of this paper are as follows: 1) the background and significance of this paper are discussed, and the origin and harm of ammonia nitrogen are discussed. At the same time, the definition, principle, characteristics, development, application, electron transfer mechanism and the role of intermediary of microbial fuel cell are discussed, and the function of microbial desalting battery to remove salt in water is discussed. A novel three-compartment microbial fuel cell was designed by combining microbial fuel cell with biological denitrification technology. Ammonia nitrogen can be removed from the wastewater while generating electric energy, and the NH _ 4~ ~ can be transported from the middle chamber to the cathode cell by cationic exchange membrane with the energy generated by it. NH _ 4s ~ in cathode chamber were converted to nitrogen under the simultaneous action of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria. It is proved that this microbial fuel cell can produce electricity at the same time as removing ammonia nitrogen, and can be inoculated with anaerobic activated sludge at the anode. The effects of ammonia nitrogen concentration, cathode area, electrode spacing, dissolved oxygen concentration in cathode chamber on ammonia nitrogen removal and electrical properties were studied. The experimental results showed that the higher the initial concentration of ammonia nitrogen in the middle chamber, the greater the initial concentration of ammonia nitrogen. The longer the ammonia nitrogen removal takes, the better the microbial fuel cell is for treating low concentration ammonia nitrogen wastewater. When the surface area of cathode plate is 50 cm ~ (-2), the distance between two electrodes is 13 cm, and the dissolved oxygen concentration in cathode chamber is 5-6 mg / L. The removal rate of ammonia nitrogen in the intermediate chamber reached the maximum value of 96.8 and the final removal rate of total nitrogen reached the maximum value of 89.0 and the generated voltage reached the maximum value of 480 MV. 4) the transfer and transformation of ammonia nitrogen in microbial fuel cells were studied. The experimental results showed that NH _ 4 ~ + passed through. The migration rate of cationic exchange membrane from the middle cell to the cathode cell is related to the current density. When the current density is small, there is a positive correlation between the current density and the migration rate of NH _ 4-, and the migration amount of NH _ 4 ~ is 0.60 mg 路L ~ (-1) 路h ~ (-1), when the current density is small, the migration rate of NH _ 4 ~ ~ is positively correlated with the current density. When the current density reaches a certain value, the migration rate of NH _ 4 ~ ~ will reach the maximum. After that, the increase of current density will not cause the increase of NH _ 4 ~ migration rate. 5) the anodic inoculation of Escherichia coli will not be caused by the increase of current density. Cathodic inoculation of aerobic activated sludge. The electrical properties of microbial fuel cells without adding methylene blue intermediates and neutral red intermediates were studied. The open circuit voltage of microbial fuel cell can be increased by adding intermediary, and the open circuit voltage of microbial fuel cell can be shortened to a stable time. The open circuit voltage of microbial fuel cell can reach stable value more easily when methylene blue is used as intermediary. When neutral red is used as intermediary, the stable open circuit voltage of microbial fuel cell is higher than that of the former. The open circuit voltages of microbial fuel cells with methylene blue and neutral red intermediates reached a stable value of 520,630 MV and 690mV after 105h and 70h, respectively. The results show that the stability of microbial fuel cells with methylene blue is better than that with neutral red.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM911.45

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4 印霞h，

本文編號(hào)：1523716