本文關(guān)鍵詞：低溫環(huán)境下微生物燃料電池處理地下水中硝酸鹽污染的研究

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【摘要】：現(xiàn)在地下水硝酸鹽污染十分普遍,已經(jīng)嚴(yán)重危害到了人類的正常生活。本文利用微生物燃料電池方法原位處理地下水硝酸鹽污染,在研究的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)在低溫環(huán)境下,微生物燃料電池的性能下降顯著,為此選擇投加甜菜堿的方法來(lái)改善低溫環(huán)境下微生物燃料電池效率降低的現(xiàn)象,具體結(jié)論如下：(1)在低溫環(huán)境下,微生物燃料電池的效率下降明顯,在這種情況下投加甜菜堿,可以緩解低溫對(duì)微生物活性的抑制,達(dá)到提高反應(yīng)器的產(chǎn)電能力和降解硝酸鹽的能力的目的,為在低溫下MFC處理地下水硝酸鹽污染效能不好的問(wèn)題上提供了一個(gè)可行的解決方法；(2)當(dāng)在封閉的雙室MFC內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí),反應(yīng)器處在5-10℃低溫環(huán)境下,進(jìn)水COD為1000 mg/L, NO-濃度為100 mg/L時(shí),甜菜堿的最佳投加量為0.7 mmol/L,此時(shí)COD的降解率和N03-的降解率分別為54.5%和96.5%,與未投加甜菜堿的相比,COD的降解效率提高了18.1%,對(duì)N03-的降解率提高了41.2%；(3)在雙室反應(yīng)器的基礎(chǔ)上,放大微生物燃料電池反應(yīng)器,構(gòu)建單室大體積MFC,模擬地下水環(huán)境,研究MFC對(duì)硝酸鹽的降解情況;(4)在研究結(jié)果中得到了該微生物燃料電池運(yùn)行的最佳參數(shù)為COD濃度為1000mg/L,硝酸鹽濃度為100 mg/L。在此條件下的微生物燃料電池去污產(chǎn)電能力為：最終的溢流槽出水口COD濃度僅為157.5 mg/L,COD降解效率達(dá)到了84.3%,COD去除效果良好;出水口的N03-濃度為5.3 mg/L,出水口的NO2-和NH4+濃度分別為0.69mg/L和2.96 mg/L,硝酸鹽的去除效果很好,亞硝酸鹽和氨氮也沒(méi)有產(chǎn)生一定的積累,整個(gè)系統(tǒng)脫氮效果良好；反應(yīng)器在周期運(yùn)行內(nèi)產(chǎn)電性能良好,最大功率密度為43.74mW/m2,相應(yīng)的電流密度為135.47 m.A/m2,說(shuō)明該反應(yīng)器在脫氮和產(chǎn)電性能上都取得了較好的效果：(5)針對(duì)低溫環(huán)境下微生物燃料電池性能不好的情況,選擇投加甜菜堿來(lái)改善這一現(xiàn)象。結(jié)果表明：進(jìn)水中投加了0.1 mmol/L甜菜堿時(shí),COD去除率為75.13%,NO3-去除率為86.53%,MFC出水N02-濃度為1.27 mg/L, NH4+濃度為3.88 mg/L；進(jìn)水中投加了1.0 mmol/L甜菜堿時(shí),COD去除率為72.38%,N03-去除率為82.05%,MFC出水N02-濃度為0.88 mg/L,NH4+濃度為4.78 mg/L,可見(jiàn)在投加了一定濃度的甜菜堿之后,MFC的各項(xiàng)去除污染物的能力均得到了一定程度的提升。在此基礎(chǔ)上判斷甜菜堿的最佳投加量在0.1 mmol/L到1.0 mmol/L之間,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：甜菜堿的最佳投加量為0.60 mmol/L 。
【關(guān)鍵詞】：微生物燃料電池 甜菜堿 地下水 硝酸鹽
【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】：2016
【分類號(hào)】：X523;TM911.45
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 引言17-18
• 1.2 微生物燃料電池技術(shù)簡(jiǎn)介18-20
• 1.2.1 微生物燃料電池工作原理18-19
• 1.2.2 微生物燃料電池的分類19
• 1.2.3 微生物燃料電池處理污染廢水19-20
• 1.3 地下水硝酸鹽污染修復(fù)技術(shù)研究20-23
• 1.3.1 地下水硝酸鹽污染現(xiàn)狀20-21
• 1.3.2 地下水硝酸鹽污染修復(fù)方法21-23
• 1.3.2.1 地下水硝酸鹽降解轉(zhuǎn)化過(guò)程21
• 1.3.2.2 地下水硝酸鹽原位修復(fù)方法21-23
• 1.4 地下水低溫環(huán)境下微生物燃料電池的研究進(jìn)展23-24
• 1.4.1 地下水低溫環(huán)境23
• 1.4.2 低溫環(huán)境下微生物燃料電池的產(chǎn)電效率23-24
• 1.5 甜菜堿24-26
• 1.5.1 甜菜堿的理化性質(zhì)24
• 1.5.2 甜菜堿的生理功能24-25
• 1.5.3 甜菜堿在低溫脅迫下對(duì)植物的保護(hù)作用25
• 1.5.4 甜菜堿在低溫脅迫下對(duì)微生物的保護(hù)作用25-26
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容、目的和意義26-27
• 1.6.1 研究目的和意義26
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容26-27
• 第二章 低溫環(huán)境下MFC處理硝酸鹽污染的研究27-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分27-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置27-28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料28-29
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)過(guò)程29
• 2.1.4 分析與測(cè)試方法29-30
• 2.1.5 實(shí)驗(yàn)方法30
• 2.2 MFC啟動(dòng)結(jié)果30-31
• 2.3 結(jié)果31-36
• 2.3.1 投加甜菜堿對(duì)MFC產(chǎn)電效能的影響31-32
• 2.3.2 投加甜菜堿對(duì)MFC處理污水效能的影響32-35
• 2.3.2.1 投加不同量的甜菜堿對(duì)MFC降解COD的影響32-33
• 2.3.2.2 投加甜菜堿對(duì)低溫下MFC降解NO_3~-的影響33-34
• 2.3.2.3 脫氫酶含量34-35
• 2.3.3 甜菜堿的最佳投加量35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 單室大體積微生物燃料電池反應(yīng)器的構(gòu)建38-43
• 3.1 矩形溢流槽模型的構(gòu)建38-39
• 3.2 單室大體積微生物燃料電池反應(yīng)器的構(gòu)建39-41
• 3.3 微生物燃料電池啟動(dòng)時(shí)電子受體的選擇41
• 3.4 單室大體積微生物燃料電池反應(yīng)器陰陽(yáng)極的接種與啟動(dòng)41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 單室MFC原位修復(fù)地下水硝酸鹽的研究43-69
• 4.1 實(shí)驗(yàn)試劑及相關(guān)溶液的配制43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備44
• 4.2.1 電極材料的準(zhǔn)備44
• 4.2.2 接種污泥的準(zhǔn)備44
• 4.3 單式MFC原位修復(fù)地下水硝酸鹽的參數(shù)研究44-59
• 4.3.1 COD對(duì)MFC原位修復(fù)地下水硝酸鹽的影響44-53
• 4.3.1.1 不同COD條件下MFC對(duì)COD去除44-46
• 4.3.1.2 不同COD濃度下MFC對(duì)硝酸鹽的去除46-52
• 4.3.1.3 不同COD條件下MFC的產(chǎn)電性能52-53
• 4.3.2 硝酸鹽濃度對(duì)MFC原位修復(fù)地下水硝酸鹽的影響53-59
• 4.3.2.1 不同硝酸鹽濃度條件下MFC對(duì)COD的去除53-55
• 4.3.2.2 不同硝酸鹽濃度條件下MFC對(duì)硝酸鹽的去除55-58
• 4.3.2.3 不同硝酸鹽濃度條件下的產(chǎn)電性能58-59
• 4.4 溫度對(duì)MFC原位修復(fù)地下水硝酸鹽的影響59-67
• 4.4.1 溫度對(duì)MFC去除硝酸鹽的影響59-62
• 4.4.2 低溫環(huán)境下投加甜菜堿對(duì)MFC去除硝酸鹽的影響62-67
• 4.4.2.1 投加甜菜堿對(duì)MFC去除硝酸鹽效果的影響62-66
• 4.4.2.2 甜菜堿的最佳投加量66-67
• 4.5 低溫環(huán)境下甜菜堿的作用機(jī)理67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)70
• 5.3 存在的問(wèn)題及展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

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