连续流生物阴极微生物燃料电池处理猪场废水研究

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1、分类号：密级：UDC：学号：415814813002南昌大学专业学位研究生学位论文连续流生物阴极微生物燃料电池处理猪场废水研究StudyonTreatingSwineWastewaterbyContinuousFlowMicrobialFuelCellwithBiologicalCathodes祝洪波培养单位（院、系）：资源环境与化工学院指导教师姓名、职称：黄虹教授指导教师姓名、职称：陶琨高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：环境工程论文答辩日期：2015年5月28日答辩委员会主席：评阅人：2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工

2、作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写签字日期：年&月日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同

3、时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写):导师签名（手写）:签字日期：士年6月仏曰签字日期：70#月/〇日论文题目姓名学号A-i饱喻冰1论文级别博士□硕士■院/系/所专业E一mail备注：■公开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，______年_月后公开)摘要摘要微生物燃料电池(MFC)能直接将底物转化为电能，实现生物能到电能的转化，而且转化率高达80%，在输出电能的同时，还能利

4、用硝酸盐氮接收电子这一特征处理高浓度氮的有机猪场废水。本实验构建了连续流反硝化生物阴极双室型MFC系统，以实验室某一长期运行的双室MFC系统颗粒污泥对阳极进行接种，阴极室中接种了某地猪场废水处理工艺中的SBBR反应器中的硝化反硝化污泥；考察了其产电效果及底物降解特性，研究了负载电阻、C/N和进水流量及搅拌程度对产电及底物降解效率的影响，最后以实际猪场废水为底物，研究其产电及对猪场废水的处理效果。以模拟废水为启动底物，配水溶液中葡糖糖浓度为3g/L、氯化铵浓度为-1.6g/L；进水COD约为2000mg/L、NH3N约为420mg/L、pH为8.0，MFC系统负载电阻为75Ω；在连续流的培

5、养方式下，阳极室经过200h后即可完成对产电菌的定向富集及启动过程，阴极室经过了195h后，完成了对反硝化菌的定向富集及其启动过程。MFC稳定运行得到输出电压稳定在473mV左右不在有明显变化，阳极室中COD从2000mg/L下降到了395mg/L，去除率为80.2%，NH3-N从422mg/L下降到了201mg/L，去除率为52.4%；阴极电极电势保持稳定在31mV左右不在有明显变化，阴极室中的NO3-N从422mg/L下降到了47.5mg/L，去除率为88.5%。用欧姆极化曲线法测量MFC系统的表观内阻，得到本MFC系统表观内阻2为4.6Ω，开路电压为554.8mV，最大输出功率密度

6、为0.98W/m，相关性为0.9576。在MFC稳定运行后，进行了影响因素分析实验，在选取的负载电阻550Ω、450Ω、350Ω、250Ω、150Ω、100Ω、70Ω、50Ω中，通过综合考察各项性能参数，表明负载电阻在70Ω~350Ω时，MFC有较好的性能。进水流量分别为4ml/h、6ml/h、8mL/h及10mL/h时，结果表明进水流量为6~8ml/h时，MFC有较好的性能。C/N分别为10:1、6.7:1、5:1、4:1及3.3:1时，结果表明，当C/N为4:1~6.7:1时，MFC系统有较好的性能。对MFC阳极室中进行搅拌和不进行搅拌两种实验，考察了MFC在不同搅拌程度下的产电性能

7、及底物降解性能。结果表明，在搅拌2条件下，MFC的性能更好，此时的功率密度为0.385W/m，库仑效率为4.48%。I摘要优化条件使用实际猪场废水进行实验，得出稳定输出电压为530mV；阴极电极电势为45mV，COD去除率为84.6%；NO3-N去除率为78.5%，说明使用猪场废水并优化条件后，MFC仍然具有较好的产电性能和底物去除效率。关键词：双圆筒；反硝化；生物阴极；连续流；微生物燃料电池；猪场废水IIABSTRACTABSTR