【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,在降解有機物的同時將燃料中的化學能轉化為電能的實驗裝置。由于它具有燃料來源廣泛、反應條件溫和而且清潔環(huán)保不會引起環(huán)境污染等優(yōu)點,自從被發(fā)現(xiàn)以來就引起了很多學者的關注。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,構建微生物燃料電池A-MFC和D-MFC。研究兩種陰極菌群MFC在不同NO_3~--N濃度下的脫氮產電性能,并通過對陰極微生物群落進行分析,探討兩種陰極菌群MFC中陰極微生物脫氮反應機理。主要結果如下:(1)研究不同NO_3~--N濃度下兩種陰極菌群MFC脫氮產電性能。在NO_3~--N濃度為25-100 mg/L時,濃度的提高會促進兩種陰極菌群MFC的脫氮產電效果,但是在高濃度下,當NO_3~--N濃度為100-175 mg/L時,NO_3~--N濃度越高越抑制兩種陰極菌群MFC的脫氮產電效果。不同NO_3~--N濃度下,A-MFC產電性能均優(yōu)于D-MFC,而D-MFC脫氮性能優(yōu)于A-MFC。分析結果顯示在不同NO_3~--N濃度下,兩種陰極菌群脫氮與產電性能方面有著相同的變化趨勢。(2)通過選擇合適的動力學模型來表征兩種陰極菌群MFC陰極NO_3~--N降解過程。冪函數(shù)動力學分析結果顯示,在不同NO_3~--N濃度下,一級反應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硝酸鹽有更好的親和能力和更大的耐受程度。(3)對兩種陰極菌群MFC在運行初期和反應穩(wěn)定時期陰極微生物群落進行分析。多樣性分析結果表明,A-MFC生物多樣性要高于D-MFC。兩種陰極菌群MFC在運行穩(wěn)定時期優(yōu)勢菌種均為變形菌門(Proteobacteria),占比都超過50%。且在反應穩(wěn)定時期,在屬的水平下,A-MFC優(yōu)勢菌屬為Azonexus、Zoogloea和Ignavibacterium,D-MFC優(yōu)勢菌屬為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
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TM911.45

【參考文獻】

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本文編號：2616914