微生物燃料電池（MFC）是一種利用附著在陽極電極表面微生物的代謝過程,將蘊含在有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。由于其可在處理廢水的同時產(chǎn)生電能,已成為環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的一個重要研究方向。剩余活性污泥主要由懸浮的污泥絮體構(gòu)成,而絮體是由大量的分散微生物細菌通過胞外聚合物（EPS）、陽離子和其他細顆粒架橋而組成,其中有機物占污泥總量的60%以上。這些均可作為MFC的潛在基質(zhì)。采用剩余污泥為燃料,通過MFC技術(shù)實現(xiàn)在污泥厭氧消化處理的同時實現(xiàn)電能回收,將成為一種新穎的剩余污泥處理技術(shù)。剩余污泥中有機物大部分為細胞物質(zhì),產(chǎn)電微生物要利用這些物質(zhì),首先必須進行破胞,將胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來,使之轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)。而對于MFC體系內(nèi)的污泥水解過程和產(chǎn)電規(guī)律的關(guān)系目前未有研究,同時污泥強化水解作用和產(chǎn)電特性的關(guān)系仍有待探討。據(jù)此,本研究采用城市污水處理廠剩余污泥作為燃料,結(jié)合污泥水解方法（厭氧水解、微波強化水解和外加酶強化水解）和MFC技術(shù)進行產(chǎn)電特性和污泥減量化研究。剩余污泥為燃料MFC （SMFC）獲得了成功的啟動。SMFC最大功率輸出為294.5mW/m2,內(nèi)阻為247.85Ω,庫侖效率（CE）... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：190 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
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附表索引
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 污泥性能及水解技術(shù)
        1.2.1 污泥性能
        1.2.2 污泥厭氧處理
        1.2.3 機械法污泥水解研究進展
        1.2.4 化學(xué)法污泥水解研究進展
        1.2.5 物化法污泥水解研究進展
        1.2.6 生物法污泥水解研究進展
    1.3 微生物燃料電池技術(shù)
        1.3.1 MFC發(fā)展由來
        1.3.2 MFC基本結(jié)構(gòu)及原理
        1.3.3 MFC電化學(xué)理論基礎(chǔ)
        1.3.4 MFC燃料的研究進展
        1.3.5 MFC結(jié)構(gòu)形式的變化
        1.3.6 MFC影響因素的研究進展
        1.3.7 MFC產(chǎn)電微生物的研究進展
        1.3.8 其他方面的研究
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 實驗材料、方法及實驗設(shè)計
    2.1 實驗裝置與運行
        2.1.1 實驗裝置
        2.1.2 污泥性質(zhì)和酶
        2.1.3 接種與運行
    2.2 試驗測試與分析方法
        2.2.1 實驗測試
        2.2.2 化學(xué)分析方法
        2.2.3 掃描電鏡分析
    2.3 試驗設(shè)計
        2.3.1 剩余污泥為燃料MFC實驗設(shè)計
        2.3.2 微波強化剩余污泥為燃料MFC實驗設(shè)計
        2.3.3 外加酶強化剩余污泥為燃料MFC實驗設(shè)計
        2.3.4 不同方式處理污泥為燃料MFC對比分析
第3章 以剩余污泥為燃料的微生物燃料電池基礎(chǔ)研究
    3.1 以剩余污泥為燃料MFC的啟動與穩(wěn)定運行
        3.1.1 以剩余污泥為燃料MFC的啟動
        3.1.2 以剩余污泥為燃料MFC的穩(wěn)定運行
    3.2 SMFC的功率密度與效率分析
        3.2.1 功率密度
        3.2.2 庫倫效率
        3.2.3 TCOD、SS及TSS去除效率
    3.3 系統(tǒng)溶液特性對SMFC產(chǎn)電性能的影響
        3.3.1 磷酸氫二鉀
        3.3.2 氯化鈉
        3.3.3 污泥濃度
        3.3.4 攪拌
        3.3.5 溫度
        3.3.6 基質(zhì)
    3.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性對SMFC產(chǎn)電性能的影響
        3.4.1 陽極面積
        3.4.2 反應(yīng)器體積
        3.4.3 陰極面積
        3.4.4 陰陽極距離
    3.5 以剩余污泥為燃料MFC過程量分析
        3.5.1 SCOD變化
        3.5.2 蛋白質(zhì)變化
        3.5.3 糖類變化
        3.5.4 pH變化
        3.5.5 微生物相
    3.6 以剩余污泥為燃料MFC的內(nèi)阻分布
    3.7 以剩余污泥為燃料MFC產(chǎn)電機理的探討
        3.7.1 SMFC中氧的傳遞機理分析
        3.7.2 SMFC中基質(zhì)利用機理分析
    3.8 小結(jié)
第4章 微波強化剩余污泥為燃料的微生物燃料電池基礎(chǔ)研究
    4.1 微波強化剩余污泥為燃料MFC的啟動與穩(wěn)定運行
        4.1.1 微波強化剩余污泥為燃料MFC的啟動
        4.1.2 微波強化剩余污泥為燃料MFC的穩(wěn)定運行
        4.1.3 微波強化剩余污泥為燃料MFC的產(chǎn)電特性
    4.2 微波對MSMFC產(chǎn)電特性的影響
        4.2.1 微波功率
        4.2.2 微波時間
        4.2.3 微波功率與微波時間的協(xié)同作用
    4.3 微波強化剩余污泥為燃料MFC的過程量分析
        4.3.1 SCOD變化
        4.3.2 蛋白質(zhì)變化
        4.3.3 糖類變化
        4.3.4 pH變化
    4.4 外阻對微波強化剩余污泥為燃料MFC的影響
        4.4.1 MSMFC產(chǎn)電特性變化
        4.4.2 微生物分析
    4.5 微波強化剩余污泥為燃料MFC影響因素研究
        4.5.1 離子強度
        4.5.2 陰陽極距離
        4.5.3 陽極面積
        4.5.4 陰極面積
    4.6 微波強化剩余污泥為燃料MFC內(nèi)阻分析
    4.7 微波強化剩余污泥為燃料MFC產(chǎn)電機理分析
    4.8 小結(jié)
第5章 酶強化剩余污泥為燃料的微生物燃料電池產(chǎn)電特性及污泥減量化研究
    5.1 蛋白酶強化剩余污泥為燃料MFC的產(chǎn)電特性研究
        5.1.1 酶投加量對產(chǎn)電特性的影響
        5.1.2 運行溫度對產(chǎn)電特性的影響
        5.1.3 酶投加量與溫度的協(xié)同作用對ESMFC產(chǎn)電特性研究
    5.2 淀粉酶強化剩余污泥為燃料MFC的產(chǎn)電特性研究
        5.2.1 酶投加量對ESMFC產(chǎn)電特性的影響
        5.2.2 運行溫度對產(chǎn)電特性的影響
        5.2.3 酶投加量與溫度的協(xié)同作用對ESMFC產(chǎn)電特性研究
    5.3 兩種酶對剩余污泥為燃料MFC的產(chǎn)電特性影響研究
        5.3.1 兩種酶對ESMFC產(chǎn)電規(guī)律的影響
        5.3.2 兩種酶對ESMFC中基質(zhì)變化研究
    5.4 復(fù)合酶強化剩余污泥為燃料MFC的產(chǎn)電特性研究
        5.4.1 復(fù)合酶對功率輸出的影響
        5.4.2 復(fù)合酶對CE的影響
        5.4.3 底物變化
    5.5 酶強化以剩余污泥為燃料MFC的機理分析
        5.5.1 酶強化以剩余污泥為燃料MFC產(chǎn)電機理分析
        5.5.2 外加酶與MFC強化污水水解作用的討論
    5.6 小結(jié)
第6章 不同方式處理污泥為燃料的微生物燃料電池對比研究
    6.1 MFC產(chǎn)電特性的比較
        6.1.1 輸出電壓
        6.1.2 輸出功率
        6.1.3 內(nèi)阻
        6.1.4 陰陽極特性
        6.1.5 庫侖效率
    6.2 污泥減量化比較
        6.2.1 TCOD的去除率
        6.2.2 VSS去除率
        6.2.3 VSS/TSS變化
    6.3 能源效率比較
    6.4 以污泥為燃料的MFC應(yīng)用前景的討論
    6.5 小結(jié)
結(jié)論與建議
參考文獻
附錄 攻讀博士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]微生物燃料電池處理有機廢水過程中的產(chǎn)電特性研究[D]. 尤世界.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3313126