不同接种物对微生物燃料电池利用氨氮产电的影响

文章以厌氧污泥和河底沉积物分别启动单室微生物燃料电池MFC,并通过改变氨氮浓度以及外电阻大小考察其对于MFC产电和氨氮去除的影响。结果表明,不同接种物启动的MFC对氨氮浓度的耐受性不同,厌氧污泥MFC在氨氮浓度为488.2 mg/L时最大输出功率Pmax为454.6 mW/m2,而沉积物MFC的Pmax为309.6mW/m2,出现在氨氮浓度为127.5 mg/L时;小电阻有利于氨氮的去除,但会限制MFC的产电,当外电阻从1 000Ω降低到10Ω时,厌氧污泥MFC氨氮去除率从46.1%提高到71.9%,沉积物MFC则从41.0%提高到了69.3%,并且厌氧污泥接种的MFC氨氮去除率与电阻的线性关系要优于沉积物MFC。     

SMFC处理不同浓度垃圾渗滤液的效果及产电性能

构建沉积型微生物燃料电池(SMFC),并考察不同渗滤液浓度条件下SMFC的降解效果及产电性能。结果表明:高、低渗滤液浓度条件下SMFC对污染物质均有较好的去除能力,COD去除率分别为95%,79%,氨氮降解率分别为81%,72%;厌氧污泥中挥发性悬浮固体去除率分别为19.6%,16.4%;稳定运行时,SMFC产电均呈周期性变化,最高输出电压分别为0.261,0.078 V(外阻为1 000Ω),功率密度分别为10.35,0.204 m W/m2。因此,SMFC可实现对垃圾渗滤液的除污产电一体化,且高浓度渗滤液条件下SMFC具有更好的运行效果及产电性能。     

锌掺杂碳纳米管电极在微生物燃料电池中的应用

以锌掺杂碳纳米管电极为阳极,柔性石墨为阴极,葡萄糖为阳极室供给基质,构建双室微生物燃料电池(MFC),考察锌掺杂量、葡萄糖浓度、温度等因素对MFC产电性能及有机物降解率影响。结果表明,锌掺杂改性的碳纳米管,能加速阳极产电微生物膜形成,提高微生物膜产电能力。在外电阻2300Ω,葡萄糖浓度1257mg/L,Zn S掺杂量0.5 g,温度40℃时,MFC性能最佳,其最大输出电压为1030 m V,最大输出功率31.2 m W/m2,COD去除率92%。     

ELECTRICITY GENERATION COMPARISON OF TWO-CHAMBER MICROBIAL FUEL CELLS WITH DIFFERENT MEMBRANE

以乙酸钠为碳源,铁氰化钾溶液为电子受体,以普通双极膜(膜A)、特种双极膜(膜B)和质子交换膜(膜C)构建的微生物燃料电池进行产电性能的实验研究.得到如下实验结果:膜A开路电压为0.77V,最大体积功率密度为3.23W/m3,由线性拟合方程可知其内阻为91.22Ω;膜B电池的开路电压0.748V,最大体积功率密度为3.52W/m3,内阻为92.26Ω;膜C电池的开路电压为0.796V,最大体积功率密度为3.75 W/m3,内阻为79.29Ω.结果表明:各种膜在微生物燃料电池产电性能方面相近.通过膜效率的分析,在微生物燃料电池中,采用离子交换膜替换价格昂贵的质子交换膜是可行的.     

微生物电解池处理PTA废水及同步产氢的研究

将微生物电解池应用于PTA废水的处理,系统研究PTA降解程度及同步产氢情况,并通过伏安曲线对电子传递机制进行研究。实验结果表明,微生物电解池可实现PTA废水的同步处理及产氢,当底物COD浓度为1000mg/L时,在外加电压0.900V的条件下,微生物电解池运行43h后,TA降解率和COD去除率分别为92.0%和80.3%,氢气产率为0.04m3/(m3·d),库仑效率为29%。     

单室微生物燃料电池产电特性研究

采用石墨板为阴极构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源,研究了该MFC在间歇运行条件下的产电性能、电池内阻情况和COD去除率。结果表明,最高输出电压随着周期数增加而增加,由0.075 9 V上升到0.200 6 V,最大输出功率密度为34.80 mW/m2;在一个运行周期内,电池内阻随着时间的延长而逐渐增大,由376.6Ω上升到682.0Ω,电池内阻的增大将导致输出电压降低。COD去除率由起始的49.23%达到最大值86.99%,说明此单室空气阴极微生物燃料电池在产电的同时处理污水的效果也较好。     

厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液在高负荷下的连续运行性能研究

为解决常规厌氧工艺在处理垃圾渗滤液的运行过程中存在微生物流失和出水水质较差等问题,考察了浸没式平板厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的运行性能。以垃圾填埋场新鲜渗滤液为研究对象,在中温(37±1)℃条件下进行连续厌氧消化试验,容积负荷为9.5 kg_COD/(m³·d),反应器运行67 d。实验表明,在水力停留时间为10 d的条件下,甲烷产率为217 mL/g_COD,化学需氧量(COD)平均去除率达88.7%,出水总挥发性脂肪酸为230 mg/L,pH稳定在7.83～8.19,系统具有良好的稳定性。膜通量设定为5 L/(m²·h)时,实验结束时未发生明显的膜污染,跨膜压差由2.6 kPa增长至4.1 kPa,系统运行良好。实验结果表明在处理垃圾渗滤液时,厌氧膜生物反应器可以在高负荷条件下稳定运行,膜在连续运行下的抗污染能力较好。     

抗生素对猪场废水厌氧生物处理的影响

研究了阿莫西林对猪场废水厌氧生物处理的影响.试验结果表明,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率为614mL/(L·d),饱和常数为3236mg COD/L;降解实际猪场废水的最大甲烷产生速率为367mL/(L·d),饱和常数为2760mgCOD/L.在无抗生素的情况下,水解发酵是厌氧消化的限速步骤,存在10mg/L扎阿莫西林时,厌氧活性污泥降解模拟废水的最大甲烷产生速率降低59.1%,饱和常数降低14.6%,阿莫西林对厌氧污泥最大比基质降解速率和饱和常数均产生显著影响.基质COD浓度超过5000mg/L,在阿莫西林抑制作用下,厌氧活性污泥降解蔗糖的最大产甲烷速率稍低于丁酸盐,而两者的最大产甲烷速率远远低于乙酸,水解发酵和产氢产乙酸可能是猪场废水厌氧消化的限速步骤.     

微生物燃料电池耦合处理重金属-有机废水性能研究

以双室微生物燃料电池(MFC)为研究对象,构建阳极为糖蜜废水、阴极为不同金属离子废水的微生物燃料电池,对其产电性能和去污能力进行测定。结果表明:微生物燃料电池可同时处理有机废水和金属离子废水,其中,Ag~+为阴极液时,其MFC稳定性最好,最高输出电压为198 m V、最大功率密度为23.1 m W/m~2、内阻为500Ω,Cu~(2+)为阴极液时分别为149 m V、13.9 m W/m~2、600Ω,Zn~(2+)为阴极液时分别为16 m V、1.9×10~(-6)m W/m~2、900Ω。阳极化学需氧量(COD)去除率以Ag~+为阴极液时最高,可达72%,Cu~(2+)和Zn~(2+)分别为54%和19.2%。阴极金属离子去除率Ag~+为72%、Cu~(2+)42%、Zn~(2+)19.8%。     

剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化能量平衡及动力学研究

利用酒精糟液易降解及其具有的热能资源优势,在实验室条件下考察了剩余污泥与酒精糟液高温共厌氧消化运行情况。结果表明,当剩余污泥和酒精糟液以体积比3∶1混合、有机负荷率为1.73 g/(L·d)、污泥停留时间为12.5 d的条件下稳定运行时,污泥挥发性固体(VS)去除率为49.4%,日产气率为0.54 L/g,能量平衡值为39.73 k J/d,突破了剩余污泥厌氧消化能量平衡为负值的瓶颈,充分利用了酒精糟液的热能资源。采用ChenHashimoto一级动力学模型方程评价厌氧消化过程,剩余污泥高温厌氧消化和剩余污泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化的动力学常数K和最大比生长速率μmax分别为0.640 0,0.084 9 d-1和1.914 1,0.261 9 d-1,表明剩余污泥与酒精糟液混合高温共厌氧消化体系明显优于剩余污泥高温厌氧消化体系。     

餐厨垃圾高温厌氧消化连续运行性能：有机物转化效率、发酵稳定性与代谢活性

在高温(50±1)℃条件下处理实际工程的餐厨垃圾,采用全混式厌氧反应器（CSTR）进行了80d的连续试验。试验以水力停留时间（HRT）20 d启动,HRT 15 d连续运行,研究了反应器启动和运行期间的发酵特性,解析了餐厨垃圾厌氧消化运行稳定性和代谢活性。试验结果表明,在HRT 15 d、有机负荷（OLR）为7.3 kgCOD/(m3·d)的条件下,容积产甲烷率为2.2L/(L·d),挥发性固体（VS）的甲烷产率达到480L/kgVS左右,有机物转化率约为95%。批次试验表明,高温产甲烷菌代谢乙酸能力较强,在适宜pH下可承受10000mg/L的乙酸浓度。餐厨垃圾的高温降解速率快,10 d达到90%的产气,有承受更高负荷的可能。系统pH稳定在7.6～7.7,总氨氮和自由氨浓度低于抑制水平。研究结果表明,餐厨垃圾的高温厌氧消化可实现较高的产气潜力和有机物去除率,系统稳定性好且有机物转化效率高,具有应用于工程高温餐厨垃圾厌氧处理的潜力。     

生物流化床处理石化污水应用效果研究

洛阳技术研发中心开发的生物流化床反应器,考察其对不同水质污水的处理效果,分别对炼油污水、乙二醇污水、PTA污水和煤制乙二醇污水等四种污水进行了1～3个月的连续试验。试验表明,在炼油污水进水COD为300～800mg/L、NH_3-N为30～60mg/L的条件下,经处理后,出水COD80mg/L、NH_3-N15mg/L,污水的COD去除率85%,NH_3-N去除率90%;在乙二醇污水进水COD为1500～2500mg/L的条件下,经处理后,出水COD500mg/L;在PTA污水进水COD为1000～4700mg/L的条件下,出水COD300mg/L,去除率90%;在煤制乙二醇污水进水COD为200～2000mg/L、NH_3-N为18～130mg/L的条件下,处理后的出水平均COD60mg/L、去除率超过90%,平均NH_3-N 8mg/L、去除率大于85%。试验结果表明,生物流化床反应器具有比表面积大、微生物浓度高、容积负荷率和污泥负荷率高、传质快、耐冲击负荷能力强、处理效果好等特点,对不同水质的污水均能达到良好的处理效果。     

生物制氢反应器产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化

采用间歇培养的方式,利用取自生物制氢反应器的厌氧活性污泥考察了活性污泥中产氢产乙酸菌群对乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乳酸的转化和产氢。结果表明,培养时间为44h时,厌氧活性污泥发酵葡萄糖的累计产气量为356mL,累计产氢量为209mL,氢气含量为58.7%。发酵产物的组成成分乙醇为427.1mg/L、乙酸为716.5mg/L、丙酸为172.5mg/L、丁酸为689.4mg/L、戊酸为123.6mg/L。发酵生物制氢反应器厌氧活性污泥中产氢产乙酸菌群能够对乙醇和乳酸进行产氢产乙酸转化,厌氧污泥转化乙醇形成的乙酸含量约为270mg/L,累计产氢量为15mL;转化乳酸形成的乙酸含量约为190mg/L,累计产氢量为7mL。厌氧污泥不能对乙酸、丙酸、丁酸和戊酸进行产氢产乙酸转化,培养过程中也没有气体生成,分析认为产氢产乙酸菌群对挥发酸的转化不是发酵生物制氢反应器产氢的主要途径。     

MFCs处理养猪场废水及其产电性能的中试研究

文章开展了微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)处理养猪场废水的中试研究。试验装置有效容积为305 L,设计水力停留时间(HRT)为24 h,考察该装置对养猪场废水的处理效果及其产电能力。结果表明:当反应器稳定运行后,出水COD保持在500 mg/L以下,出水恶臭明显减少;出水重金属全部指标均达到农田灌溉水质标准,但出水氨氮与总磷去除效果较差;外接1Ω电阻时,输出电压保持在400 mV以上,最大功率密度达到154.9 mW/m~2。     

喀麦隆啤酒废水厌氧生物处理的研究

为了经济有效的控制喀麦降啤酒厂的有机废水污染,选用上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,进行了常温厌氧生物处理的试验,结果表明,当地平均气温22．6℃,足以维持反应器的正常工作,但应采取措施降低温度的昼夜波动,糖化废水,发醇废水和啤酒过滤废水混合处理的效果优于各自单独处理,处理混合废水时,适宜的进水COD浓度为11000mg/L左右,适宜的容积COD负荷为12.50g/(L.d),适宜的水力停留时间为1天,在此条件下,COD去除率可达89％以上,容积COD去除率11.76g/(L.d),容积沼气产率4.06L／（L.d),试验证实,采用常温USASB工艺是可行的。     

二氧化钛光解与滑动弧等离子联合降解偶氮染料研究

采用气液两相滑动弧等离子和二氧化钛光降解技术联合处理酸性橙Ⅱ,研究了二氧化钛浓度、气体类型和溶液初始pH值对酸性橙Ⅱ降解率的影响.结果表明:在电压为10kV,频率为50Hz,电极间最窄距离处为3.5mm条件下,对于浓度是300mg/L的酸性橙Ⅱ溶液,二氧化钛浓度为1.0g/L,初始pH值为酸性或碱性,载体为氧气,协同效应明显,更有利于酸性橙Ⅱ降解率的提高.同时检测了纯水放电条件下,二氧化钛的加入对活性粒子H2O2、O3和OH·生成量的影响,酸性橙Ⅱ降解率的提高是更多活性粒子作用的结果.用红外光谱和GC-MS对降解产物测试分析,推测酸性橙Ⅱ的可能降解途径,即羟基自由基攻击酸性橙Ⅱ分子上的C-N键,导致C-N键的断裂,染料脱色矿化降解.     

基于镧锶锰氧化物基阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能优化研究

为了提高基于镧锶锰氧化物(LaxSr1-xMnO3,LSM)阴极的中温固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的电化学性能,文章利用CuO清扫Ce0.85Sm0.15O2-δ(SDC)晶界的SiO2杂质以提高SDC的离子电导率,制备了复合电解质材料SDC-CuO,并将SDC-CuO和LSM结合成复合阴极材料,随后分别制备了以LSM和LSM/SDC-CuO作为阴极的SOFC,并研究了这两种SOFC的电化学性能。研究结果表明:在开路电压和工作温度为800℃的条件下,LSM/SDC-CuO基阴极的SOFC的极化电阻为0.14Ω·cm2,明显低于LSM基阴极SOFC的极化电阻(0.36Ω·cm2);LSM/SDC-CuO基阴极的SOFC的最大输出功率密度为237 mW/cm2,显著高于LSM基阴极的SOFC的最大输出功率密度(132 mW/cm2)。     

餐厨垃圾厌氧消化接种物驯化过程中微生物群落多样性的变化

为研究不同浓度磷酸盐和不同投料密度对餐厨垃圾厌氧消化接种物驯化过程中微生物群落多样性变化的影响,在中温(35±1℃)条件下,分别添加磷酸盐680,1 360,2 720 mg/L,每天分别投料0.5,1.0 g和2.0 g餐厨垃圾驯化接种物,采用Illumina高通量测序技术研究不同驯化阶段的微生物多样性。结果表明:通过投加磷酸盐和餐厨垃圾驯化接种物可以提高接种物中微生物群落多样性,且有助于形成适应降解餐厨垃圾的微生物群落。微生物群落多样性随着驯化过程逐渐地改变,磷酸盐的浓度和餐厨垃圾的投料密度可显著影响微生物群落多样性,其中投加1 360 mg/L的磷酸二氢钾,且每天投料1.0 g,驯化到第8~16 d时,接种物能维持系统稳定,且含有相对高的微生物多样性。     

秸秆预处理白腐菌株的筛选及其对厌氧发酵的影响

农作物秸秆含有大量难降解的木质素,难于直接被厌氧微生物利用,降低了农作物秸秆的厌氧消化效率。该研究从8株白腐菌中筛选出1株产漆酶活力高的白腐菌株B-18,优化了该菌株的培养条件,确定适宜菌株B-18产漆酶的培养基为2%秸秆粉、2%蛋白胨、0.3%KH2PO4,0.15%MgSO4·7H2O,VB1 0.01g/L,1 000 mL蒸馏水、pH为5.0。利用该培养基进行B-18菌株培养,培养液中的漆酶活力单位为2.89 U。利用该菌株的液体培养物进行秸秆预处理,可促进秸秆中木质素的降解,这种作用加快了秸秆的厌氧发酵进程,可使秸秆产气时间提前4 d,产气量提高11.36%,容积产气率达到1.168 mL/(mL·d),原料产气率达到506.3 mL/g。该研究的进行对促进我国秸秆的沼气资源化利用具有重要的意义。     

曝气-Fenton处理焚烧厂渗滤液MBR-NF浓缩液研究

采用曝气-Fenton法对焚烧厂渗滤液经MBR-NF处理后产生的浓缩液进行预处理.探讨FeSO4·7H2O投加量、H2O2投加量、pH等因素对COD去除率及UV254、E4/E6的影响,并在此基础上对该反应降解COD过程的动力学方程进行分析与讨论.结果表明,最佳反应条件为:初始pH值为3,FeSO4· 7H2O投加量为0.025mol/L,H2O2投加量为0.125mol/L.曝气-Fenton法对焚烧厂渗滤液膜浓缩液的COD降解过程符合二级反应动力学方程.