零價(jià)鐵對(duì)UASB-MFC耦合系統(tǒng)污泥顆粒化性能及生物傳感性能的影響研究.pdf

1、升流式厭氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket，UASB)-微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)生物傳感器因其能夠?qū)ASB運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定監(jiān)測(cè)而被廣泛研究。顆粒污泥作為UASB-MFC耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，因其具有較高的生物活性，助于快速降解有機(jī)物，利于生物傳感，而零價(jià)鐵(Zero-valent Iron，ZVI)具有吸附作用，能使微生物快速聚集。因此本文將零價(jià)鐵應(yīng)用于

2、UASB-MFC耦合系統(tǒng)中，研究ZVI對(duì)污泥顆粒化的影響;此外，由于UASB-MFC耦合系統(tǒng)受水解酸化及MFC電子傳遞等影響，從而導(dǎo)致生物傳感性能受阻，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。因而利用ZVI較強(qiáng)的還原性能研究其對(duì)生物傳感的影響。根據(jù)課題的實(shí)驗(yàn)研究與分析，得出如下結(jié)論:
　　1.零價(jià)鐵能夠有效促進(jìn)污泥顆?；M(jìn)程。通過(guò)不同ZVI濃度投加后反應(yīng)器狀況對(duì)比，反應(yīng)器R1(ZVI0mg/L)內(nèi)污泥平均粒徑由52μm增長(zhǎng)到851μm，而投加零價(jià)鐵后顆粒平均

3、粒徑的增大，其中R4(ZVI30mg/L)中粒徑增加最多，由55μm增加至1332μm，且其大顆粒污泥所占比例較高。除此之外，零價(jià)鐵促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)胞外聚合物中蛋白質(zhì)的分泌，使污泥絮凝性能得到改善，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的降低Zeta電位，說(shuō)明適量零價(jià)鐵能夠有效促進(jìn)污泥顆?；M(jìn)程。
　　2.零價(jià)鐵對(duì)于強(qiáng)化生物傳感器產(chǎn)電性能與傳感性能具有一定作用。通過(guò)對(duì)比電信號(hào)和pH對(duì)濃度變化的反饋時(shí)間，得出電信號(hào)對(duì)濃度的反饋比pH的反饋更加快速。在500-2000

4、mg/L范圍內(nèi)，ZVI不僅能夠加速電信號(hào)及pH反饋速率，縮短反饋時(shí)間，且能對(duì)電信號(hào)起到擴(kuò)增作用;在2000-6000mg/L范圍內(nèi)，ZVI的投加反而會(huì)對(duì)pH的反饋有所延滯。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試得出，投加零價(jià)鐵能夠提升MFC的功率密度及庫(kù)倫效率，降低內(nèi)阻。由于零價(jià)鐵增加溶液的離子強(qiáng)度，能夠提升細(xì)菌和陽(yáng)極表面電子的傳遞，使其電化學(xué)活性增強(qiáng)，助于MFC的電子傳遞過(guò)程，益于生物傳感器性能提升。
　　3.零價(jià)鐵能提高水解酸化效率并優(yōu)化產(chǎn)酸類型。當(dāng)

5、有機(jī)負(fù)荷為0.36gCOD/gMLSS·d時(shí)，各系統(tǒng)TVFA均維持在70mg/L，且VFA成分以乙酸為主，達(dá)到50％，ZVI對(duì)于VFA成分影響并不明顯;在有機(jī)負(fù)荷為4.32gCOD/gMLSS·d時(shí)，系統(tǒng)負(fù)載過(guò)大，出現(xiàn)酸化狀態(tài)，ZVI0mg/L時(shí)TVFA為1424mg/L，而隨著ZVI投加量增加，TVFA顯著降低，ZVI50mg/L時(shí)，TVFA為814mg/L，下降43％。零價(jià)鐵的加入使反應(yīng)器內(nèi)丁酸占總揮發(fā)性脂肪酸比例降低6％-21％，