本文關(guān)鍵詞：電子流分配對(duì)EAM-MFC耦合系統(tǒng)脫氮性能影響及原理分析　出處：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：微生物燃料電池(MFC)生物陰極可以利用硝酸鹽作為電子受體,完成電化學(xué)反硝化過程。將其與傳統(tǒng)硝化工藝耦合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)脫氮,過程較復(fù)雜且不易控制,限制了系統(tǒng)總氮去除效果。本研究借助膜曝氣生物反應(yīng)器(MABR)獨(dú)特的脫氮原理和優(yōu)異的性能將其與MFC工藝結(jié)合,構(gòu)造新型導(dǎo)電膜曝氣生物反應(yīng)器與微生物燃料電池耦合系統(tǒng)(EAM-MFC),研究電子流分配對(duì)系統(tǒng)脫氮效果的影響及MFC陰極電子流調(diào)控機(jī)理。實(shí)驗(yàn)通過變換電池外接電阻調(diào)節(jié)到達(dá)MFC陰極電子流大小,研究電子流變化對(duì)耦合系統(tǒng)脫氮產(chǎn)電性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)外接電阻為5 Ω時(shí),電流為22 mA,耦合系統(tǒng)氨氮和總氮達(dá)最大去除負(fù)荷0.16 kgN m-3 NCC d-1和0.128 kg TN m-3 d-1,同時(shí)氨氮和總氮最大去除率達(dá)80.90%和80.82%,硝酸鹽幾乎無積累,反硝化反應(yīng)徹底。與開路條件相對(duì)比,氨氮去除率提高了 19.80%,總氮去除效率可提高22.71%。此時(shí)耦合系統(tǒng)脫氮所需碳氮比僅2.89 ± 0.08 g COD g~(-1)NH4+-N。研究表明EAM-MFC耦合系統(tǒng)能有效利用陽極電子流,促進(jìn)陰極電化學(xué)生物反硝化作用,降低碳氮比提高脫氮效果。耦合系統(tǒng)陰極同時(shí)存在氧氣(O_2/H_2O=+0.82V)和硝酸鹽(NO_3-/0.5 N_2=+0.74V)兩種電子受體,明確陰極電子受體競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和陰極脫氮過程中電子流的分配對(duì)系統(tǒng)脫氮和產(chǎn)電具有理論指導(dǎo)意義。實(shí)驗(yàn)通過向陰極室單獨(dú)提供不同電子受體,分析比較電子利用分配情況。結(jié)果表明,陰極室硝酸鹽單電子受體條件下,電化學(xué)生物反硝化實(shí)現(xiàn)硝酸鹽100%去除;氧氣硝酸鹽雙電子受體競(jìng)爭(zhēng)條件下,陰極硝酸鹽去除率為39.88%;無電子供體條件下陰極硝酸鹽去除率僅13.65%。當(dāng)存在陰極電子受體競(jìng)爭(zhēng)時(shí),用于脫氮的電子流占總電流的30.37%,而耦合系統(tǒng)陰極硝酸鹽庫倫效率為42.48%。表明,該通過控制耦合系統(tǒng)運(yùn)行條件,可以更好地分配利用陽極產(chǎn)電于陰極脫氮過程,提高電子利用效率。綜上,EAM-MFC耦合系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)電子流分配情況,進(jìn)一步提高電子利用率,降低碳氮比的同時(shí)提高系統(tǒng)脫氮能力。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703;TM911.45

【參考文獻(xiàn)】

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1 梁鵬;張玲;黃霞;范明志;曹效鑫;;雙筒型微生物燃料電池生物陰極反硝化研究[J];環(huán)境科學(xué);2010年08期

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本文編號(hào)：1328090