广州感潮河道黑臭底泥产电及修复研究

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1、硕士学位论文广州感潮河道黑臭底泥产电及修复研究作者姓名杨玥学科专业环境工程指导教师张太平副教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2015年6月ElectricityproductionandRemediationofOdor-BlacksedimentinGuangzhoutidalriverADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangYueSupervisor：AssociateProf.ZhangTaipingSouthChinaUni

2、versityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X522学校代号：10561学号：201220118050华南理工大学硕士学位论文广州感潮河道黑臭底泥产电及修复研究作者姓名：杨玥指导教师姓名、职称：张太平副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：环境工程研究方向：生态工程与环境修复论文提交日期：2015年6月24日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2015年月日答辩委员会成员：主席：党志委员：黄伟林秦玉洁杨琛易筱筠华南理工大学学位论文原创性声

3、明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：M/y年6月8曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存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

4、学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：密，在_____年解密后适用本授权书。.保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期6.8指导教师签名：日期t§■摘要本研

5、究利用黑臭河涌底泥、50mM/L的铁氰化钾缓冲液、双室型有机玻璃反应器和质子交换膜构建了一种双室型微生物燃料电池（Microbialfuelcell,MFC），通过改变MFC的运行条件，研究了电池的启动及产电能力，分析了MFC对底泥的修复效果，并进一步研究了MFC产电过程中甲烷的排放情况。研究结论如下：（1）以底泥为阳极接种物，1g/L的葡萄糖溶液为营养液，采用序批式培养方法启动电池。经过约720h的运行后，MFC成功启动，且电压最高可达到0.767V。启动成功后，以底泥为阳极基质，能在较长时间内（>200

6、h）维持较高的电压水平。（2）本研究分别以底泥、50mM/L的铁氰化钾缓冲液构建实验系统，每个运行周期均设置处理组和对照组进行实验。在只改变外接电阻、对阴极室曝气和添加铁氰化钾的运行周期中，各个电池的内阻比较接近，均在1300Ω左右。电池的功率密度分别在外接电阻为1500Ω处、阴极室曝气6h和阴极室铁氰化钾浓度为200mM/L时达到最大，对应-2-2-2的最大功率密度分别为4.94mW·m、6.00mW·m和6.45mW·m。在向阴极室添加氯化钠溶液，改变溶液电导率和改变阳极基质组成后，电池电阻有了较大变化

7、。随着氯化钠浓度的增加，内阻呈降低的趋势，最大功率密度出现在氯化钠浓度为200mM/L处，为-26.64mW·m，内阻为1140.4Ω。在泥水体积比例为1:1时，内阻仅为902.1Ω，最大输出-2功率密度为7.24mW·m。电池内阻整体上较大的原因主要是质子交换膜的存在增大了内阻，且底泥本身为泥水混合物，内阻比水溶液要大许多。（3）构建的双室MFC系统能够在产电的同时能实现对底泥的修复。研究结果表明，电极生物膜的存在大大促进了有机质的降解。五个运行周期中，电池对底泥有机质的最高去除率分别达到7.83%、11

8、.65%、10.15%、11.35%和11.57%。有机质的最高去除率均在电池的最大功率密度处达到。同一运行周期中，随着功率密度的提升，有机质的去除率增加。（4）阳极生物膜的存在在一定程度上达到了将磷从底泥中去除的效果。在以底泥有机质为主要燃料来源时，系统的输出功率密度变化与铵态氮的去除趋势没有呈现出特别明显的规律。底质中铵态氮可作为电子供体被生物膜氧化去除。阳极室的厌氧环境有利于反硝化作用对硝酸盐的去除。同时，