pH对沉积型含油污泥微生物燃料电池的影响

以油田含油污泥为底物,构筑了不同pH的沉积型含油污泥微生物燃料电池(SMFC),分别采集不同pH(6.5,7.0,7.5,8.5,误差±0.2)的SMFC输出电压,并测定相应电池电动势、表观内阻、功率密度等,研究了pH值对SMFC体系产电及原油降解性能的影响,并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)研究分析了弱碱环境下SMFC中正构烷烃组分的降解情况。结果表明,随着pH的增大,SMFC的输出电压、功率密度、电动势先增大后减小,表观内阻则先减小后增大,pH=7.5时,电压最高,功率密度和电动势最大,表观内阻最小;随着pH增大,含油污泥原油去除率先增大后减小,pH=7.5时,原油去除率最大。SMFC体系在弱碱性环境下(pH=7.5),其产电性能和原油降解性能最佳,主要是SMFC中的菌群可以提高对高碳数烷烃的降解速率,对偶数碳烷烃有较强的降解能力,而且具有降解类异戊二烯烷烃的能力。     

沉积物微生物燃料电池处理低浓度渗滤液的试验研究

采用沉积物微生物燃料电池处理低浓度垃圾渗滤液,考察了电池的产电性能及对污染物的去除效果。实验结果表明SMFC输出电压呈周期性变化,最大输出电压78 m V。最大功率密度为0.204m W/m2,功率密度随电流的增加先增大后减小,电池内阻较大为2810Ω,过高的内阻限制了燃料电池的产电。COD、氨氮去除率达分别达67%、59%。MLSS、MLVSS去除率分别为23.7%、29.5%。MLVSS/MLSS的比值由0.63降至0.58,在SMFC产电过程中污泥中的有机物得到有效降解。因此构建SMFC在处理低浓度渗滤液的同时可回收部分电能,可实现污水、污泥资源化。     

微生物燃料电池产电的影响因素

以输出功率和内阻为评价指标,考察了直接微生物燃料电池在间歇运行过程中pH值、底物浓度、电极间距和添加电解质对产电性能的影响. 结果表明,pH值对输出功率影响较大,最佳值为7.5;输出功率随底物浓度的增大而增大．减小电极间距能有效降低电池内阻,提高输出功率,当电极间距为2 cm时,最大功率密度为700 mW/m2,内阻为80 W,库仑效率为7.7%. 磷酸盐缓冲溶液作为电解质对功率提高的效果优于NaCl,其添加量为100 mmol/L时,最大功率密度达922 mW/m2,内阻为70 W,库仑效率为11.5%.     

炼厂含油污水微生物燃料电池的启动及性能研究

炼厂含油污水蕴藏巨大化学能,利用微生物燃料电池技术处理含油污水可在水质净化的同时以电能的形式回收此能量。研究以炼厂含油污水为燃料构建并启动双室微生物燃料电池,考察电池产电特性及对含油污水的降解特性。结果表明:电池输出电压随阳极溶液浓度的增大而升高;电池开路电压为550.49 mV,最高输出功率密度262.8 mW m 3,内阻957,其中,欧姆内阻482,占总内阻的50.4%;对进水水质指标检测和GC-MS分析结果显示,电池对含油污水COD的降解达到81.8%,实验用含油污水有机组成主要为挥发酚、芳香烃和脂肪烃,其中挥发酚、芳香烃等特征污染物被优先吸附降解,并产生酸酯类、醇类等典型的厌氧代谢产物。     

微生物燃料电池-人工湿地耦合系统处理污水及产电性能研究

以芦苇为湿地植物构建微生物燃料电池-人工湿地耦合系统(MFC-CW),研究进水COD、水力停留时间(HRT)及阴极曝气量对MFC-CW产电和污水净化性能的影响。结果表明:MFC-CW系统经驯化后能够稳定运行,在净化污水的同时产电。随着进水COD的增大,MFC-CW系统的输出电压及COD去除率均先增大后减小,在COD为200 mg/L时系统产电量最大,为294 m V;COD为300 mg/L时系统COD去除率最大,为89.4%。随着HRT的增大,系统输出电压先增大后减小,在HRT为3 d时达到最大,为280 m V;系统COD去除率先增大后趋于平稳,HRT为3 d时去除率最高,为86%。系统输出电压及COD去除率随阴极曝气量的增大而增大,但其增长的速率逐渐减小。选择最适阴极曝气量时需要综合考虑输出电压、污水净化效果及经济成本。综合考虑各因素,优选0.075 m~3/h为最佳曝气量。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kΩ,最大功率密度为10.98 mW·m-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

CW-MFC处理六价铬废水及同步产电的研究

利用人工湿地型微生物燃料电池（CW-MFC）处理六价铬[Cr（Ⅵ）]废水可实现同步产电。考察了不同电极间距下COD质量浓度、Cr（Ⅵ）质量浓度及水力停留时间（HRT）对处理含铬废水及同步产电的影响。结果表明,随着COD和Cr（Ⅵ）质量浓度的增大,CW-MFC的电压先增大后减小。电极间距越小,欧姆电阻越小,但当电极间距为10 cm时系统的输出电压和功率密度最大,同时COD和Cr（Ⅵ）的去除率最高。随着HRT的延长,产电性能和污水处理能力先增大后减小。电极间距为10 cm时,最大功率密度和COD最高去除率分别458.24 mW/m³和92.50%（HRT为2 d）,Cr（Ⅵ）最高去除率为92.96%（HRT为3 d）。     

不同方式活化过硫酸盐处理含油污泥及机理探究

为了有效降解含油污泥中的原油,在热活化的基础上考察不同活化方式对原油去除率的影响,并探究其活化机理。结果表明,与单一热活化相比,复合活化方式均可以提高过硫酸盐的氧化效果,其中Fe3O4的活化效果最佳,其原油的去除率为45. 87%。通过进一步分析可知,活化过硫酸盐可产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH),这些强氧化性基团可以降解大部分石油类污染物。在此基础上测定了pH在实验过程中的变化,探究pH变化与降解机理的关系。目前,活化过硫酸盐氧化技术主要用于水和土壤方面的处理,对含油污泥的研究相对薄弱,因此活化过硫酸盐氧化法修复含油污泥具有良好的发展前景。     

反转极性微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电研究

通过双生物电极双室型微生物燃料电池(MFC)的反转极性运行实现了低浓度缓冲液下同步降解偶氮染料和产电。在添加5 mmol磷酸缓冲液和不调节pH值的情况下,反转极性前,阳极pH值由7.0降低到5.0,阴极pH值先由7.0升高到7.6~7.8,再降低到7.3~7.5。反转极性后,阳极积累的H+被新生OH-中和,pH值升高到7.5,阴极积累的OH-被新生H+中和,pH值降低到5.5,实现了pH值自中和。反转极性稳定运行3个月,产生了0.20~0.25 V稳定电压输出。反转极性降低了阴、阳极极化,改善了阴、阳极性能,功率密度比反转极性前提高31%。刚果红首先在阳极脱色,24 h内脱色率达90%,阳极反转为阴极后继续好氧降解脱色产物,272 h内矿化率达到50%以上。12个月的运行结果表明,MFC对刚果红的降解效果长期稳定。     

以沼液为原料的微生物燃料电池产电降解特性

为提高生物质能源利用效率,降低废水处理成本,实验构建单室无膜空气阴极微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）,碳布作为阴阳极材料,将牛粪沼液作为接种液及底物进行产电性能测试,同时考察了MFC对该沼液的降解效果。结果表明,MFC能够利用沼液进行产电,最高输出电压330 mV,内阻10 kW,最大功率密度为10.98 mW·m^-2,沼液中的不可溶性物质是导致MFC输出电压、功率密度低的重要原因。MFC的运行对沼液中的有机物、氮、磷等物质具有一定的降解能力,24 h内去除率分别达到20.73%、67.82%、72.56%。因此,MFC作为产生电能的新方法,在联合处理沼液等有机废水节能减排方面具有广阔前景。     

基于均匀设计法的含油污泥超临界水气化制氢实验

在原油采输过程中会产生大量含油污泥,传统处理方式存在回收效率低、环境二次污染等弊端,应用超临界水气化含油污泥进行氢能回收,对含油污泥进行高效处理和利用具有重要意义。本文应用均匀设计方法研究超临界水的反应温度、反应压力、反应时间和物料比与最终单位污泥产氢量之间的关系,并通过反应结果拟合出它们之间的经验公式,分析超临界水反应参数对含油污泥气化制氢影响规律。结果表明,通过均匀设计进行多元线性拟合在含油污泥气化实验中具有较好的可行性,拟合出的经验公式具有良好的预测性,单位污泥产氢量与反应温度、反应时间呈正相关,与物料比呈负相关,伴随压力的增加单位污泥产氢量先增加后减小。在反应参数为544℃、2.2MPa、150min、10%下,单位污泥产氢量最高为5.92mmol/g。     

碳纸和碳布电极微生物燃料电池产电特性的对比研究

以厌氧污泥为接种微生物构建H型双室微生物燃料电池,考察不同电极材料(碳纸和碳布)对微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响。结果表明,采用碳布为电极材料的MFC启动更快,18 h达到稳定,但在稳定期采用碳纸为电极材料比采用碳布为电极材料的MFC电压高出20 m V左右。采用碳布电极材料的MFC在启动初期的最大功率密度为4. 7 m W/m~2,内阻为1 782Ω;采用碳纸电极材料的MFC在启动初期的最大功率密度为8. 5 m W/m~2,内阻为1 125Ω,且驯化结束后稳定期的电压(313 m V)比碳布电极材料的MFC(282 m V)高,故MFC电极材料采用碳纸的产电效果优于碳布。     

基于含油污泥热解残渣的路基材料制备与性能评价

通过击实试验、无侧限抗压强度试验和水稳性试验研究了水泥、粉煤灰掺量对含油污泥热解残渣路基材料性能的影响.结果 表明:随水泥、粉煤灰掺量的增加,最大干密度和最佳含水量均减小.含油污泥热解残渣路基材料的无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增大,考虑经济性和强度值,选择水泥掺量为4％制备路基材料.随粉煤灰掺量的增加(10％ ～ 30％),无侧限抗压强度先增大后减小,粉煤灰掺量存在最优值(20％).含油污泥热解残渣路基材料的水稳系数随水泥掺量和龄期的增加而增大.     

石油降解菌的筛选及复合菌群的构建

从陇东油泥处理站的含油污泥中筛选分离得到5株高效石油降解菌,分别命名为LD3、LD5、LD7、W6、XB。通过菌株形态观察和生理生化反应进行初步鉴定,鉴定结果为XB属于动性球菌属(Planococcus Migula sp.),W6属于微球菌属(Micrococcus Cohn sp.),LD3属于链球菌属(Streptococcus sp.),LD5和LD7属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)。通过单因素试验对5株菌的最佳降解条件进行探索,在降解温度为30℃时,5株菌的降解率均达到最高,其中LD3的降解率最大为77.80%;在培养液初始p H为7时,5株菌的降解率均达到最高,其中LD3的降解率最大为82.43%;LD3、LD7、XB的最佳接种量为6%,LD5的最佳接种量为4%,W6的最佳接种量为1%,通过对单个菌株的原油降解产物GC-MS分析,获得了各个菌株的原油组分的降解范围,采取互补原则,充分结合各菌株的降解优势,选取LD3、LD7、W6构建复合菌群,复合菌群对石油总烷烃的去除率为92.06%,复合菌群的降解残油组分GC-MS分析结果表明,复合菌群能降解原油中所含C13~C35之间的大部分烷烃,为含油污泥的实际修复提供理论指导。     

人工湿地耦合微生物燃料电池产电及对污水去除研究

通过构建人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)工艺,在不同进水COD和水力停留时间(HRT)条件下,对CW-MFC耦合工艺产电性能及处理常规污染物进行了研究。结果表明：随着进水COD由50 mg/L提高到450 mg/L,系统稳定时输出电压先增大后减小,并在COD为350 mg/L时,输出电压达到最大为646 mV(外电阻为1 000Ω);在低COD(50～150 mg/L)进水条件下,CW-MFC比CW系统的COD去除率要高;在HRT由36 h逐渐减小到12 h的过程中,HRT为30 h,实验组COD、NH₄⁺的去除率达到最大,分别为95.7%、54.9%,与空白组相比NH₄⁺的去除率差别不大,COD去除率高1.24%左右;在HRT为18 h时,CW-MFC系统的产电效果最好,最大功率密度为286.7 mW/m³。     

厌氧流化床微生物燃料电池串联处理啤酒废水

在高650mm、有效容积1280m L的三级串联液固厌氧流化床单室无膜空气阴极微生物燃料电池(MFCs)中,研究了啤酒废水处理及产电性能。结果表明:串联后输出电压等于三个单级电池的电压之和,约为623.5m V,最大功率密度为0.340m W/m2。该体系内阻为21667Ω。恒温条件下(35℃),处理10天后,啤酒废水COD由初始的2025mg/L降至107.4mg/L,COD去除率达94.69%。通过液相色谱分析处理前后啤酒废水中的有机物质含量的结果可知,MFCs能够充分降解啤酒废水中的葡萄糖、木糖和乙酸等有机物质。     

pH和碳氮比对MFC-好氧颗粒污泥系统处理废水的影响

将硝化颗粒污泥与微生物燃料电池(MFC)进行耦合构成一种新型电化学系统。采用序批式运行方式,研究进水pH和碳氮比对该系统同步处理废水及产电性能的影响。结果表明,随着进水pH和碳氮比的升高,系统对污染物的去除率和产电性能呈先增大后减小的趋势。当进水pH为10、碳氮比为15时,处理系统能够利用好氧颗粒活性污泥的独特分层结构,内部为厌氧环境,外部为好氧环境,反硝化菌在碳源充足的条件下将NO₃^-还原为N₂,系统对COD和氨氮的去除率最高,分别为96.05%、98.58%,且出水中的NO₂^-和NO₃^-处于较低水平,有效实现了同步硝化反硝化的过程。该耦合系统的最大输出电压和功率密度分别为459 mV、116.40 mW/m²。在此条件下更多的有机底物被产电细菌代谢生成电子,提升了系统的库仑效率。扫描电镜结果表明,碱性条件下微生物能够完好附着在电极表面形成生物膜,促进了微生物与电极之间的胞外电子传递过程,从而提升系统的整体产电...     

基于反电渗析法盐差发电

盐差能广泛存在于海水与淡水之间,作为一种新型能源。反电渗析法是一种将盐差能转换为电能的方法。本文通过改变两股溶液的流速以及放电电流,来研究不同进液速度和放电电流对输出电压以及功率密度的影响。结果表明随着进液速度的增加输出电压和功率密度也随之增加;随着放电电流的增加,输出电压减小,输出功率先增加后减小。     

注入水成分对油藏中液固界面Zeta电位的影响

为了研究低矿化度水成分对油藏中岩石和原油表面带电量、润湿性、油膜脱附量的影响及三者间的关系,配制了离子类型、离子质量浓度、溶液pH不同的低矿化度水,并分别将其与模拟岩石和原油样品混合后测定Zeta电位值、与含油岩心切片接触测表面润湿角、与含油岩石颗粒混合测表面油膜脱附量。结果表明,Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)溶液对原油和岩石表面带电量的影响主要取决于离子价态,二价离子对其带负电量影响更大。同种离子,随着离子质量浓度的增加,原油和岩石表面负电量减小。pH升高对原油和岩石表面带电量的影响与溶液所含离子的价态和水解性有关,Ca~(2+)、Mg~(2+)溶液所测得的负电量比Na~+溶液低,且随着pH的增加带负电量呈现先增大后减小的趋势,这种趋势与Na~+不同。此外,低矿化度水成分变化对原油和岩石表面带电量的影响规律与对油膜脱附量的影响规律一致;当油藏液固界面Zeta电位的绝对值减小时,接触角增大、油膜脱附量减少。     

单室MFC去除焦化废水中有机污染物性能研究

以焦化废水和乙酸钠为底物,构建单室微生物燃料电池(MFC),考察了乙酸钠对焦化废水中污染物去除及MFC产电性能的影响。结果表明,随着焦化废水中乙酸钠的质量分数从0增加到100%(相应COD从1 300 mg/L减小到0),MFC最大输出电压从61 mV增加到410 mV,最大功率密度从0.018 6 mW/m~2提高到0.420 1 W/m~2,废水中COD去除率从60%升高到95%。显然,外加乙酸钠提高了MFC中微生物的活性,使体系能够在稳定输出电能的同时强化焦化废水有机污染物的降解。