生物電化學(xué)系統(tǒng)（BES）是近年發(fā)展起來的新興污水處理技術(shù),該技術(shù)既能實現(xiàn)污染物的降解,又可實現(xiàn)電能的輸出,其生物陽極的產(chǎn)電水平受制于陰極的催化性能。雖然BES產(chǎn)電水平不高,但其能利用污染物產(chǎn)電,實現(xiàn)驅(qū)動和催化廢水的自身凈化。目前國內(nèi)外對BES的研究已取得豐碩的科研成果,但該技術(shù)仍存在一些問題,如出水水質(zhì)較差,材料成本高、產(chǎn)電系統(tǒng)的價值提升等難題亟待解決。本研究嘗試拓展新型電極膜功能,既用作BES的陰極,又兼做MBR過濾介質(zhì),在降低系統(tǒng)成本的同時,實現(xiàn)生物產(chǎn)電、自生內(nèi)電場驅(qū)動下的廢水自凈化、自主控制膜污染,最大限度發(fā)揮耦合系統(tǒng)電極膜催化過濾效益和經(jīng)濟(jì)效益。本研究從新型電極材料的研制出發(fā),制備了兩種不同碳纖維基催化電極膜,在新型BES中開展電極膜對污染物的去除性能及產(chǎn)電性能分析研究;嘗試用石英砂、錳砂、活性炭填料層來替代離子交換膜,用空塔被動界面復(fù)氧方式提升水體溶解氧水平,采用節(jié)能方式減少曝氣能耗,降低設(shè)備成本和處理成本;用耦合鋁陽極絮凝作用,提高污染物處理效果,實現(xiàn)了材料成本降低、出水水質(zhì)提升的目標(biāo)。具體研究結(jié)果包括:（1）以碳纖維布為基底,在聚偏氟乙烯（PVDF）鑄膜液中摻雜氧化石墨烯... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２外加微電場控制膜污染機(jī)理［５８］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｏｕｌｉｎｇ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｉｎ?ｍｉｃｒｏ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?［５８］??

碳纖維基催化電極膜的制備及生物電化學(xué)系統(tǒng)水處理性能研究水質(zhì)仍有待改善。??膜法工藝在當(dāng)前廢水處理中因優(yōu)質(zhì)的出水已成為主流工藝，將ＭＦＣ與膜法進(jìn)行是提高ＭＦＣ出水水質(zhì)的一種高效方法，同時ＭＦＣ自生的內(nèi)電場還可對膜污染有顯緩解作用，兩者可實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)［９４＂％１。圖１．４［３７，９７１是該種典型耦合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。Ｋｉｍ人［９８］將超濾（ＵＦ）技術(shù)與ＭＦＣ進(jìn)行技術(shù)耦合組成ＵＦ－ＭＦＣ系統(tǒng)，超濾膜在制備過涂覆一層聚多巴胺，實現(xiàn)了膜面改性，改性后的超濾膜表面接觸角顯著減小，同時顯??負(fù)電性；電化學(xué)阻抗分析顯示膜表面電荷轉(zhuǎn)移阻力明顯降低。ＭＦＣ自生的微電場Ｆ膜表面污染物具有顯著的電荷排斥，尤其ＥＰＳ等膜污染的主要因子含量顯著降低。??驗結(jié)果表明ＭＦＣ與ＵＦ膜技術(shù)耦合可顯著改善膜表面污染情況，提高系統(tǒng)運行周期??膜使用壽命。??ｅ．?ｅ＿??

?大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文???ＭＢＲ是膜法工藝與活性污泥法耦合的創(chuàng)新工藝，作為廢水處理工藝中的高效技術(shù)，??因出水水質(zhì)優(yōu)、性能穩(wěn)定而獲得了廣泛的推廣近年來，已有報道將ＭＦＣ與ＭＢＲ??進(jìn)行技術(shù)結(jié)合組成ＭＦＣ／ＭＢＲ耦合型ＢＥＳ處理不同廢水，ＭＢＲ通常被用作膜陰極，這??種結(jié)構(gòu)設(shè)計深受研究者的青睞，典型構(gòu)型如圖１．５所示Ｗａｎｇ等人［３７］開發(fā)設(shè)計了??一個實用性較強(qiáng)的ＭＦＣ／ＭＢＲ耦合型ＢＥＳ處理綜合廢水，該系統(tǒng)中ＭＢＲ也被用作ＭＦＣ??的生物陰極室，采用易于生物生長的碳?xì)肿鳛橄到y(tǒng)陰極，自制的活性炭纖維絲作為系統(tǒng)??陽極。為進(jìn)一步降低系統(tǒng)運行成本，系統(tǒng)采用７４?孔徑的尼龍網(wǎng)作為ＭＢＲ過濾材料，??膜組件有效過濾面積達(dá)１０００?ｃｍ２。ＭＦＣ的陽極室浸沒在ＭＢＲ內(nèi)，兩室間采用無紡布替??代傳統(tǒng)的ＰＥＭ進(jìn)行分隔，防止ＤＯ滲透至陽極室。陽極室容積僅為８０?ｍＬ，?ＭＢＲ／陰極??室容積為２０?Ｌ。試驗結(jié)果表明該耦合系統(tǒng)能實現(xiàn)穩(wěn)定的電流輸出，平均輸出電流為１．９±??０．４?ｍＡ。該系統(tǒng)連續(xù)運行達(dá)４０多天，最大功率密度為６?Ｗｍ－３，?ＣＯＤ去除效率近９０％〇??Ｖａｃｕｕｍａｕｅ?Ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃｕｍ


本文編號：3370160