【摘要】：硝酸鹽污染問題是全球性的環(huán)境問題,傳統(tǒng)的處理方法均存在一定的弊端。微生物燃料電池是一種利用微生物作為催化劑,在降解有機(jī)物的同時(shí)將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)驗(yàn)裝置。由于它具有燃料來(lái)源廣泛、反應(yīng)條件溫和而且清潔環(huán)保不會(huì)引起環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就引起了很多學(xué)者的關(guān)注。本文以硝酸鹽溶液為陰極電子受體,通過在陰極分別接種活性污泥菌群和反硝化菌群,構(gòu)建微生物燃料電池A-MFC和D-MFC。研究?jī)煞N陰極菌群MFC在不同NO_3~--N濃度下的脫氮產(chǎn)電性能,并通過對(duì)陰極微生物群落進(jìn)行分析,探討兩種陰極菌群MFC中陰極微生物脫氮反應(yīng)機(jī)理。主要結(jié)果如下:(1)研究不同NO_3~--N濃度下兩種陰極菌群MFC脫氮產(chǎn)電性能。在NO_3~--N濃度為25-100 mg/L時(shí),濃度的提高會(huì)促進(jìn)兩種陰極菌群MFC的脫氮產(chǎn)電效果,但是在高濃度下,當(dāng)NO_3~--N濃度為100-175 mg/L時(shí),NO_3~--N濃度越高越抑制兩種陰極菌群MFC的脫氮產(chǎn)電效果。不同NO_3~--N濃度下,A-MFC產(chǎn)電性能均優(yōu)于D-MFC,而D-MFC脫氮性能優(yōu)于A-MFC。分析結(jié)果顯示在不同NO_3~--N濃度下,兩種陰極菌群脫氮與產(chǎn)電性能方面有著相同的變化趨勢(shì)。(2)通過選擇合適的動(dòng)力學(xué)模型來(lái)表征兩種陰極菌群MFC陰極NO_3~--N降解過程。冪函數(shù)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果顯示,在不同NO_3~--N濃度下,一級(jí)反應(yīng)更適合表征兩種陰極菌群MFC中陰極NO_3~--N降解情況。而利用Haldane模型和Han-Levenspiel模型模擬兩種陰極菌群MFC在不同NO_3~--N濃度下的脫氮過程,結(jié)果表明,Han-Levenspiel模型擬合效果更好。A-MFC的半飽和常數(shù)K_S為60.02mg/L高于D-MFC(22.56 mg/L),完全抑制濃度Sm為183.13 mg/L低于D-MFC(347.97mg/L),反硝化菌群相比活性污泥菌群對(duì)硝酸鹽有更好的親和能力和更大的耐受程度。(3)對(duì)兩種陰極菌群MFC在運(yùn)行初期和反應(yīng)穩(wěn)定時(shí)期陰極微生物群落進(jìn)行分析。多樣性分析結(jié)果表明,A-MFC生物多樣性要高于D-MFC。兩種陰極菌群MFC在運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)期優(yōu)勢(shì)菌種均為變形菌門(Proteobacteria),占比都超過50%。且在反應(yīng)穩(wěn)定時(shí)期,在屬的水平下,A-MFC優(yōu)勢(shì)菌屬為Azonexus、Zoogloea和Ignavibacterium,D-MFC優(yōu)勢(shì)菌屬為Comamonas和Acidovorax,以上菌屬均具有反硝化作用。
【圖文】：

圖 1. 1 MFC 工作原理圖Fig 1.1 Working principle of MFC微生物燃料電池基本工作原理圖[22]，以葡萄糖為底物充體為例，反應(yīng)式為：

圖 1. 2 MFC 脫氮原理圖Fig 1.2 MFC denitrification principle diagram HO 6HO 6CO 24H 24e12622OeHNOHO322 2 2
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703;TM911.45

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉明;金春姬;孫若晨;;鹽度對(duì)生物陰極微生物燃料電池脫氮除碳及產(chǎn)電性能的影響[J];環(huán)�？萍�;2015年04期

2 賈璐維;趙劍強(qiáng);胡博;趙慧敏;黃楠;;MFC強(qiáng)化同步短程硝化反硝化工藝的啟動(dòng)[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2015年04期

3 陳柳柳;徐源;楊倩;陳英文;祝社民;沈樹寶;;微生物燃料電池對(duì)苯酚的降解及其產(chǎn)電性能[J];化工環(huán)保;2015年01期

4 劉睿;王曉慧;海熱提;向龍;付進(jìn)南;李媛;;活性炭?jī)?yōu)化生物陰極提升微生物燃料電池產(chǎn)電性能[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

5 王清萍;劉培文;翁秀蘭;陳祖亮;;脫氮副球菌YF1微生物燃料電池生物陰極脫氮和產(chǎn)電[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2014年08期

6 茹淑華;張國(guó)印;孫世友;王凌;耿暖;;河北省地下水硝酸鹽污染總體狀況及時(shí)空變異規(guī)律[J];農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào);2013年05期

7 葉正芳;王鳳;王中友;;飲用水中硝酸鹽的反硝化動(dòng)力學(xué)及微生物群落研究[J];航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程;2013年03期

8 楊金萍;汪家權(quán);陳少華;陳襯;楊方;;雙室微生物燃料電池處理硝酸鹽廢水[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2013年05期

9 王振;劉新民;郭慶杰;;流化床微生物燃料電池基質(zhì)降解動(dòng)力學(xué)研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2012年S1期

10 彭永臻;劉牡;宋燕杰;吳莉娜;王艷;;FNA對(duì)NO_2~-為電子受體反硝化的抑制動(dòng)力學(xué)研究[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張吉強(qiáng);微生物燃料電池同步脫氮產(chǎn)電性能及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 陳少華;微生物燃料電池原位修復(fù)地下水硝酸鹽污染研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 于洋洋;雙室微生物燃料電池脫氮與產(chǎn)電特性研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2017年

2 楊旭;CRI系統(tǒng)短程硝化反硝化脫氮調(diào)控方法研究[D];西南交通大學(xué);2016年

3 張春玲;雙室微生物燃料電池處理榨菜廢水基礎(chǔ)研究[D];重慶大學(xué);2014年

4 易鵬;微生物燃料電池再生NO_X特異性吸收產(chǎn)物和同步產(chǎn)電研究[D];上海大學(xué);2013年

5 楊金萍;微生物燃料電池去除硝酸鹽及電子傳遞機(jī)理研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2616914