影響厭氧氨氧化微生物燃料電池脫氮性能的因素研究.pdf

1、面對能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力，兼具脫氮產電性能的微生物燃料電池(MFC)和簡便經(jīng)濟的厭氧氨氧化(ANAMMOX)脫氮工藝成為了國內外學者研究的熱點。目前，已有研究者成功實現(xiàn)微生物燃料電池和厭氧氨氧化工藝的結合，但仍需進一步探明不同影響因素對厭氧氨氧化微生物燃料電池脫氮產電性能的影響。
　　本文通過接種厭氧氨氧化污泥到微生物燃料電池陽極，成功啟動厭氧氨氧化微生物燃料電池(ANAMMOX-MFC)，并進一步研究了不同因素對其脫氮產

2、電性能的影響，以及葡萄糖和苯酚對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的影響，主要結果如下:
　　(1)通過接種厭氧氨氧化污泥，并逐步提高基質濃度，經(jīng)過35天成功啟動ANAMMOX-MFC。
　　本實驗通過接種ANAMMOX污泥到MFC陽極室，采用逐步提升基質濃度(30mg/L～90mg/L)的方法，經(jīng)過35天的調試運行成功啟動ANAMMOX-MFC。穩(wěn)定運行期間，NH4+-N、NO2--N和TN去除效率保持在75％、91％和7

3、6％，NH4+-N、NO2--N和TN的去除速率保持在203.8±5.6mgN/L·d、246.7±7.3 mgN/L·d和406.9±9.5mgN/L·d，此時NH4+-N去除:NO2--N去除:NO3--N生成等于1∶1.21∶0.21接近于理論值1∶1.32∶0.26。外電阻為1000Ω時，最大輸出電壓和最大輸出功率密度保持在204.2±3.7mV和92.7±1.2mW/m3。
　　(2) ANAMMOX-MFC基質抑制動力

4、學研究，揭示了ANAMMOX-MFC污染物降解動力學規(guī)律。
　　實測數(shù)據(jù)通過Haldane動力學模型擬合，得到基質NH4+-N最大比反應速率qmax為0.397kgN/m3·d，氨氮半飽和常數(shù)Ks為90.09mg/L，氨氮抑制常數(shù)Ki為301.33mg/L。相關系數(shù)R2為0.972。得到基質NO2--N最大比反應速率qma為0.4383kgN/m3·d，亞硝態(tài)氮半飽和常數(shù)Ks為20.39mg/L，亞硝態(tài)氮抑制常數(shù)為80.53mg/

5、L，相關系數(shù)R2為0.969。
　　(3)考察了HRT、溫度和pH對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的影響。
　　設定HRT變化梯度為(6h、8h、10h)，本試驗條件下ANAMMOX-MFC的最適HRT為8h，HRT過短或過長都會對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能產生影響。
　　設定溫度變化梯度為(25℃、30℃、35℃、40℃)，本試驗條件下ANAMMOX-MFC的最適溫度為35℃，高于或低于此溫度ANAMMO

6、X-MFC的脫氮產電性能都會受到抑制。經(jīng)過極化曲線擬合得到溫度變化對ANAMMOX-MFC內阻影響較小，不同溫度條件下輸出電壓和容積脫氮速率密切相關，可以通過輸出電壓變化來指示容積脫氮速率。
　　設定pH變化梯度為(6.5、7.5、8.5、9.5)，得出ANAMMOX-MFC的最適pH為7.5，pH值過高或過低ANAMMOX-MFC的脫氮產電性能都會受到抑制。經(jīng)過極化曲線擬合得到pH值變化對ANAMMOX-MFC內阻影響較小。

7、r>　　(4)研究了葡萄糖對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的影響。
　　研究了不同濃度葡萄糖對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的短期影響，設定COD梯度為(125mg/L、240mg/L、373mg/L、507mg/L、613mg/L)。實驗結果表明，當COD較低(125mg/L～240 mg/L)時，對ANAMMOX菌有促進作用，ANAMMOX-MFC脫氮產電性能增強，此時反應器進出水COD變化不大;當COD高于373mg

8、/L時，產電性能逐漸下降，NH4+-N去除率和去除速率逐漸下降，而NO2--N去除率和去除速率基本保持不變，此時出水COD也出現(xiàn)降低，說明厭氧氨氧化菌活性受到抑制，反硝化菌活性開始增強。極化曲線擬合程度較低，COD濃度變化對電池內阻影響較小。
　　(5)研究了苯酚對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的影響。
　　研究了不同濃度苯酚對ANAMMOX-MFC脫氮產電性能的短期影響，設定COD梯度為(120mg/L、240mg/L