微生物燃料电池处理食堂餐饮废水的试验研究

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1、微生物燃料电池处理食堂餐饮废水的试验研究StudyontheTreatmentofCanteenWastewaterinMicrobialFuelCell研究生：李亚飞指导教师：张立成教授级高工学科专业：市政工程二〇一七年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文微生物燃料电池处理食堂餐饮废水的试验研究作者姓名：李亚飞入学年份：2014年9月指导教师：张立成教授级高工学科专业：市政工程申请学位：工学硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2016年12月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：李亚峰答辩委员会

2、组成：赵玉华张吉库杨辉刘强晁雷黄彦论文评阅人：赵玉华张宁硕士研究生学位论文摘要I摘要随着餐饮行业的发展，餐饮废水的排放量占城市生活污水的比重越来越大，将其合理处理利用成为一种新的趋势。微生物燃料电池(MFC)作为一种将污水中有机物所含的能量进行回收利用的可再生能源装置，在降解餐饮废水中有机物的同时，还能产生电能。本研究以某高校第三食堂的餐饮废水为研究对象，调查了此食堂餐饮废水的水质特性和排放规律，并用预处理后的食堂餐饮废水作为连续流双室微生物燃料电池的进水。试验还研究了pH值、NaCl的投加量、水力停留时间和不同阴极电子受体对微生物燃料电池产电和水处理的影响。本课题

3、以瞬时取样的方式检测第三食堂餐饮废水常规水质指标，采样时间为7:00-9:00、10:30-13:30和16:00-19:30，每半小时取一次样。结果显示，第三食堂餐饮废水出水集中，水质偏酸，波动性大，COD、SS、动植物油的平均浓度分别为655.79、1920.95、388.012mg/L，氨氮和TP的平均浓度分别为37.66、2.445mg/L。采用重力-改性纤维滤球过滤法对餐饮废水进行预处理，随着滤料厚度的增加，SS、COD、动植物油的去除效率都有所提高。改性纤维滤球厚度为80cm时，SS、COD、动植物油的平均去除效率可分别达到81.86%、10%、87.9

4、1%。装置连续流微生物燃料电池为圆筒对接型，上部为阳极室，下部为阴极室，中间由离子交换膜隔开。以碳毡作为阴阳电极，阴极室采用曝气泵进行曝气，外电路电阻为1000Ω，恒温箱内环境温度为35℃，模拟生活污水启动连续流微生物燃料电池。MFC在第33天运行稳定，电压达到0.34V，COD去除率在70%左右。然后用预处理后的食堂餐饮废水作为微生物燃料电池进水，10天后电压稳定为0.38V。研究了微生物燃料电池的影响因素，当pH值为7、NaCl的投加量为1g/L、水力停留时间(HRT)为24h时，输出电压可达到0.42V，COD的去除率为73.72%。在其他条件不变时，研究了分

5、别以铁氰化钾、高锰酸钾、重铬酸钾作为阴极电子受体时，对微生物燃料电池产电性能和水处理效果的影响。结果表明，以浓度为600mg/L、pH值为3的铁氰化钾作为阴极电子受体时，电压和外电路功率密度分别为0.70V和77mW/m2，出水COD为125mg/L，COD去除率为82%；高锰酸钾溶液浓度为300mg/L、pH值为3时，电压和外电路功率密度分别为0.74V、86mW/m2，出水COD为105mg/L，COD去除率为85%；当重铬酸钾浓度为500mg/L、pH值为3时，输出电压高达0.85V，外电路功率密度为113mW/m2，COD去除率为85~86%，出水COD为1

6、00mg/L。三者相比，以高锰酸钾作为阴极电子受体产生的阴极产物MnO2会增加阴极内阻，影响电池性能；以重铬酸钾作为阴极电子受体其还原产物Cr（Ⅲ）对环境污染不可忽视；铁氰化钾作为阴极电子受体较氧气作为阴极电子受体提高了输出电压和功率密度，对环境也无污染，可在实际工程中广泛推广。II摘要硕士研究生学位论文关键词：食堂餐饮废水；改性纤维滤球；微生物燃料电池；COD去除率；pH值；水力停留时间硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractCateringwastewateremissionsaccountedformoreandmoreproportionof

7、citysewagewiththedevelopmentofthecateringindustry,sothereasonableusehasbecomeanewtrend.Microbialfuelcell(MFC)isakindofrenewableenergydevice,whichcanrecycleorganiccompoundcontainingenergyinwasterwater.Italsogenerateselectircenergywhendegradatingorganiccompoundinrestaurantwastewate.The