不同DO濃度下SMFC中氮遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及產(chǎn)電性能研究.pdf

1、沉積物微生物燃料電池（SMFC）是一個利用產(chǎn)電菌從底物獲得電能并能去除污染物的新方法，也是目前從廢棄物或廢水中回收能量的最直接方法，其陽極埋在水體沉積物中，利用沉積物中的腐殖質(zhì)、硫化物等還原性污染物作為電子供體，陰極處于上覆水中，可利用其中的硝酸鹽、高氯酸鹽、重金屬離子等氧化性污染物作為電子受體。這種結(jié)構(gòu)的特殊性以及新型的反應(yīng)模式使其可以實現(xiàn)對水體沉積物和上覆水的同步生物修復(fù)并產(chǎn)生電能，而且其可移動性強，無需外加電子供體或受體，可以直接

2、原位應(yīng)用于河流、湖泊等天然水體，擁有極大的應(yīng)用前景。然而，性能不穩(wěn)定、輸出功率過低是實現(xiàn) SMFC實際應(yīng)用需要突破的瓶頸。本文以接種底泥為沉積物，超純水為上覆水構(gòu)建了SMFC體系，考察了不同DO濃度對SMFC體系氮遷移轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)電性能的影響。主要實驗內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　①以黑臭河流底泥為沉積物以及河流原水構(gòu)建 SMFC體系，進行沉積物產(chǎn)電菌富集，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過320hSMFC系統(tǒng)電壓達到穩(wěn)定，產(chǎn)電菌富集成功。
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3、O濃度對SMFC系統(tǒng)內(nèi)TN去除效能的影響。實驗結(jié)果表明：反應(yīng)器運行周期內(nèi)，DO=3mg/L條件下，TN累積去除率最高，為60.55%；DO=8mg/L條件下，TN累積去除率最低，為38.35%。DO濃度過高或過低都不利于SMFC對氮的去除。
　?、劭疾炝瞬煌珼O濃度對SMFC沉積物L(fēng)OI去除效能的影響。實驗結(jié)果表明：DO=8mg/L條件下，沉積物L(fēng)OI去除率最高，為33.4%，DO=0mg/L條件下，沉積物L(fēng)OI去除率最低，為12

4、.3%。DO濃度與沉積物L(fēng)OI去除率呈正相關(guān)，DO濃度越高，越有利于沉積物中有機質(zhì)的降解。
　?、芸疾炝瞬煌珼O濃度對SMFC系統(tǒng)中氮形態(tài)的遷移轉(zhuǎn)化的影響。實驗結(jié)果表明：DO濃度對SMFC系統(tǒng)內(nèi)氮的遷移轉(zhuǎn)化影響很大，DO=0mg/L條件下，SMFC系統(tǒng)內(nèi)氮的去除途徑主要是厭氧氨氧化，次要是電化學(xué)還原；DO=1mg/L條件下， SMFC系統(tǒng)內(nèi)氮去除途徑是電化學(xué)還原以及短程硝化反硝化；DO=3mg/L條件下， SMFC系統(tǒng)內(nèi)氮去除途徑

5、是電化學(xué)還原以及同步硝化反硝化；DO=5mg/L條件下， SMFC系統(tǒng)內(nèi)氮去除主要途徑主要是同步硝化反硝化，次要是電化學(xué)還原。
　?、菘疾炝瞬煌珼O濃度對SMFC系統(tǒng)產(chǎn)電性能的影響，實驗結(jié)果表明：隨著上覆水DO濃度的增大，SMFC體系的輸出電壓、電流密度以及功率密度都在增大， DO濃度是影響陰極電勢高低的主要因素之一。
　　論文通過不同DO濃度條件對SMFC系統(tǒng)中氮元素遷移轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)電性能影響的研究，為 SMFC作為黑臭水體