双室微生物燃料电池产电性能及脱氮效果试验研究

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1、分类号:X703.110710-2012129078硕士学位论文双室微生物燃料电池产电性能及脱氮效果试验研究许鸿雁导师姓名职称赵剑强教授申请学位类别硕士学科专业名称环境工程论文提交日期2015年4月25日论文答辩日期2015年5月21日学位授予单位长安大学ExperimentStudyontheElectricityGenerationPerformanceandEffectofNitrogenRemovalofDoubleChamberMicrobialFuelCellAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidat

2、e：XuHongyanSupervisor：Prof.ZhaoJianqiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要微生物燃料电池（MicrobialFuelCell，MFC）是一种可同时净化废水并回收能源物质的新兴废水资源化技术。MFC的基本原理是利用微生物作为催化剂，以废水中的有机物为燃料，将其中的化学能转化为电能。在当前环境污染严重、能源匮乏的双重压力下，兼具去污产电功能的MFC的应用为废水处理开辟了一条崭新而宽阔的道路。本文构建了双室微生物燃料电池，考察了四种不同阴极（曝气阴极1、铁氰化钾阴极、曝气阴极2及缺氧阴极）条件下

3、MFC的产电性能，重点考察了铁氰化钾作阴极电子受体对MFC阴极性能的改善作用，得出以下主要结论：以亚硝酸盐作电子受体时，缺氧阴极得到的开路电压最低，仅为433.5mV；使用超电势较低的铁氰化钾作电子受体时，MFC的开路电压最高，为744.2mV，且使用铁氰化钾作电子受体不仅可以使MFC获得较高的产电性能，而且能对MFC阴极产生持久性的改善作用。+对好氧阴极MFC中氨氮的迁移转化规律进行了研究。结果显示：MFC中NH4通+过质子交换膜迁移到阴极的速率与电流密度有关。当电流密度较小时，NH4迁移速率与+电流密度呈正相关关系；当电流密度达到某一较大值后，NH4迁移

4、速率将达到最大，此+后，电流密度增加不会引起NH4迁移速率的增加。另外，可以利用好氧阴极MFC回收模拟垃圾渗滤液中的氨。构建自养反亚硝化MFC，重点考察DO、电子传递、亚硝酸盐进水负荷对MFC脱氮性能及产电性能的影响。同时，试验研究了自养反亚硝化MFC脱氮过程中N2O的产生过程，并在此基础上提出了N2O减量化途径。试验结果表明：低的DO浓度下，MFC输出功率较低，但反亚硝化效果相对较好，且低氧环境下的反亚硝化过程中N2O的产量较低；高的亚硝酸盐浓度会抑制反亚硝化的顺利进行，导致N2O的积累。关键词：微生物燃料电池产电性能氨氮迁移反亚硝化氧化亚氮IAbstra

5、ctMicrobialfuelcellisanewly-developingwastewaterresourceutilizationtechnology,whichcanbothpurifywastewaterandrecycleenergysubstancesinthewastewater.ThebasicprincipleofMFCisthatmicroorganismcanbeusedasacatalyst,andthechemicalenergycanbetranslatedintoelectricalusingorganicmatterinwas

6、tewaterasfuel.Currently,therearedualpressuresofenvironmentpollutionandlackofenergy;applyingMFChastheadvantagesofbothelectricityproductionandwastewaterpurification,whichhasbeenopeningupanewandwideroadforeffluenttreatment.Thispaperconstructedadualchambermicrobialfuelcell,investigated

7、theelectricalpropertiesunderfourdifferentconditionsMFCcathode(cathodeaeration1,potassiumferricyanidecathode,thecathode2andhypoxiaaerationcapacitycathode),andmainlyfocusedontheimprovementsofusingpotassiumferricyanideaselectronacceptoroncathodeproperties.Consequently,itdrewthefollowi

8、ngconclusions:whennitritew