ph与气相环境对微生物电解池产氢的影响

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4.3.1不同氨氮浓度对COD去除率的影响.............................................544.3.2不同氨氮浓度对脱氨的影响...........................................................554.4本章小结................................................................................................

2、..57结论..................................................................................................................58建议与展望......................................................................................................59攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果...............

3、...................................71致谢..................................................................................................................737万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题研究背景及研究目的和意义1.1.1课题研究背景随着经济的发展和社会的飞快进步，环境问题已经逐渐日趋严重化，人们在面对日益严重的环境问题，起解决手段与技术越来越

4、显得重要了，但同时随着绿色化学即环境友好型化学这一概念的提出，人们对如何提高能源的利用率变得越发的重视。据统计，2011年我国废水排放量高达652.1亿吨，我国已经成为排污大国。污水中污染物蕴含大量化学能，如果将其转化为生物能源，将可缓解污水处理能耗。因此，污水处理与能源回收已经成为环境领域的研究热点。微生物电化学系统（Micoribalelectrochemicalsystem,MES）主要包括微生物燃料电池（Microbialfuelcell,MFC）及其衍生的反应系统等（如微生物电解池，MEC和微生物脱盐池，MDC）

5、。在MFC系统内，微生物通过新陈代谢氧化有机物后将电子胞外传递给阳极，电子再通过外电路到达阴极从而产生电能。如果采用空气阴极，电子将与质子和氧结合生成水，无二次污染。如果阴极处于厌氧条件，在两极之间提供一个0.4~0.8V的电压，电子将与质子在阴极结合生成氢气，即微生物电解池。MES的电能/氢能输出和能量回收率主要受反应器结构（非生物因素）和电极表面生物膜微生物群落（生物因素）制约。近年来通过BES结构的不断改进，MES的功率输出和能量转化率得到大幅度提高。然而，随着反应器结构的改良，电极表面微生物生物膜群落同时发生变化，

6、因此反应器的设计需要有效的结合产电微生物生理学和生态学，才能更好的发挥系统的效能。为了完善MES技术，进一步提高系统效能和降低反应器成本，亟待优化系统运行条件，优化电极表面生物膜群落结构。由于电化学活性微生物分离需要外加电子受体，因此其分离比较困难。利用分子生态学技术在非培养条件下，可以分析电极表面微生物生物膜种群动态[1]和多样性，进而揭示微生物种群互作机制。由于电极微生物膜种群多样性高，而传统的变性梯度凝胶电泳（DGGE）、16SrRNA基因克隆文库及测序技术通[2,3]量低，因此传统的测序技术分析可能导致微生物种群多

7、样性产生偏差。近年来，随着新一代高通量测序技术的发展，为提高微生物群落分析的准确性做出了重要贡献。相比Sanger测序的通量，454-焦磷酸测序可以实现多达上万条甚8万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文[4]至上百万条的测序量。近年来，使用454GS-FLX焦磷酸测序技术研究生物电[5,6]化学系统反应器阳极生物膜群落显示了未培养微生物大量存在。尤其是一些含量较低却又与微生物电解池产电密切相关的微生物。因此，利用新一代的高通量测序技术进行微生物电解池系统的电极生物膜种群结构研究，对于进一步[7]理解电化学活性生物膜种群功

8、能具有重要意义。1.1.2研究目的及意义微生物电解池技术作为一种新兴的废水资源化技术，可以将各种有机废物进行降解去除。实现了废弃有机物去除及资源化的双重目的。本实验探究了将微生物电解池技术应用于有机废水的处理的同时，强化其高效产氢的可行性。通过研究不同的pH值条件下MEC的产氢量、产氢速率和COD去除情