微生物燃料電池脫氮產(chǎn)電性能的研究.pdf

1、微生物燃料電池是一種以微生物作為催化劑，將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它在產(chǎn)生電能的同時(shí)能夠處理廢水，是一種清潔可再生的能源。此外，由于其原料來源廣泛，能源利用率高，環(huán)保無污染，因而作為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于污水處理中。
　　生物法脫氮是指在微生物作用下，將有機(jī)氮和氨氮通過硝化和反硝化共同作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下，
　?。?）綜述部分論述了本論文選題的背景及意義。重點(diǎn)論述了氨氮的

2、來源、危害、及去除方法與工藝，同時(shí)論述了微生物燃料電池的定義、原理、特點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用、電子傳遞機(jī)理及中介體的作用。
　?。?）基于微生物脫鹽電池去除水中鹽分的功能，將微生物燃料電池與生物脫氮技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種新式的三室微生物燃料電池，在產(chǎn)生電能的同時(shí)能夠去除廢水中的氨氮。利用其產(chǎn)生的電能將NH4+通過陽離子交換膜從中間室遷移到陰極室，在陰極室NH4+在硝化菌和反硝化菌同步作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛蝗コ?。證明了此微生物燃料電池在去除氨

3、氮的同時(shí)能夠產(chǎn)生電能。
　?。?）陽極接種厭氧活性污泥，陰極接種好氧活性污泥。研究了中間室氨氮濃度，陰極面積，電極間距，陰極室中溶解氧濃度對(duì)氨氮的去除及產(chǎn)電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，中間室氨氮起始濃度越大，氨氮去除所需時(shí)間就越長(zhǎng)，即此微生物燃料電池處理低濃度氨氮廢水的效果較好。當(dāng)陰極板表面積為50cm2，兩電極距離為13cm，陰極室溶解氧濃度在5-6mg/L時(shí)，中間室氨氮的去除率達(dá)到最大值96.8％，最終總氮的去除率達(dá)到最大值89

4、.0%，產(chǎn)生的電壓達(dá)到最大值480mV。
　　（4）研究了微生物燃料電池中氨氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NH4+通過陽離子交換膜從中間室遷移到陰極室的速率與電流密度有關(guān)。在開路沒有電流通過的情況下，NH4+遷移量為0.60mg·L-1·h-1。當(dāng)電流密度較小時(shí)，NH4+遷移速率與電流密度呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)電流密度達(dá)到某一較大值后，NH4+遷移速率將達(dá)到最大。此后，電流密度的增加不會(huì)引起NH4+遷移速率的增加。
　　（5）陽

5、極接種大腸桿菌，陰極接種好氧活性污泥。研究了在無外加中介體，添加亞甲基藍(lán)中介體和添加中性紅中介體三種情況下微生物燃料電池的產(chǎn)電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加中介體可以提高微生物燃料電池的開路電壓，縮短開路電壓達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。以亞甲基藍(lán)為中介體時(shí)微生物燃料電池的開路電壓更易達(dá)到穩(wěn)定值，而以中性紅為中介體時(shí)微生物燃料電池達(dá)到的穩(wěn)定開路電壓較前者高。無外加中介體，添加亞甲基藍(lán)中介體和添加中性紅中介體微生物燃料電池的開路電壓分別在105、52和70h