小球藻生物阴极MFC处理养猪废水及产电性能

针对规模化养猪场废水特点和目前处理技术存在的问题,构建了小球藻生物阴极微生物燃料电池(MFC),探索利用MFC同步处理养猪场废水及回收电能的可行性。当阳极底物COD由510 mg/L增加至4 250 mg/L时,电池的最大输出电压由279. 16 m V提高到501. 16 m V,最大功率密度从271. 15 m W/m3提高到907. 52 m W/m3,对应的内阻由795. 93Ω降至256. 7Ω;随着阳极底物COD浓度的增加,MFC阳极中COD去除率逐渐提高,并在COD为4 250 mg/L时达到最大,为98. 29%。然而,电池库仑效率却由5. 97%降至2. 86%,且NH4+-N和TP的去除率也呈下降趋势。结合产电性能、污染物降解能力以及库仑效率等方面进行分析评价,在阳极底物COD为950 mg/L、NH4+-N约为55 mg/L、TP约为10 mg/L时,MFC的产电和有机物降解综合性能表现最佳。可见,小球藻生物阴极MFC可降解养猪场废水中的COD并利用污染物质产电。     

新型滴滤式生物阴极微生物燃料电池的性能研究

设计了新型滴滤式生物阴极微生物燃料电池(MFC),考察了其产电及污水净化特性。滴滤式MFC阴极的充氧效果良好,稳定产电的电流密度高达39 A/m3,最佳阴极循环流量为120 mL/min,此时最大功率密度为91.2 W/m3。滴滤式MFC可以实现阳极除碳、阴极硝化,对COD和NH4+-N的去除率分别为72.8%和98.7%,且阴极的硝化过程在一定程度上缓解了阴极pH值的升高。滴滤式MFC能够在无机械曝气的条件下维持产电和净化污水效能,其低能耗的特点为MFC的实际应用提供了一种新的解决方案。     

微波协同低碱预处理对污泥MFC性能的影响

分别以原泥、微波预处理污泥和微波协同低碱预处理污泥为微生物燃料电池(MFC)的阳极底物,通过比较其产电性能和污泥泥质变化,考察微波协同低碱预处理技术对改善MFC污泥资源化效果的影响。结果表明,污泥经微波协同低碱预处理后,进一步提高了MFC的产电能力和污泥降解效果。微波协同低碱预处理组的稳定输出电压升至(610±10)m V(外阻R=500Ω),稳定时间延长至17 d;最大产电功率密度提高到14.90 W/m3;反应器运行23 d,对TCOD的去除率增至43.5%,库仑效率提高到6.59%。随着反应器的运行,以预处理污泥为底物的MFC,污泥SCOD浓度先下降后上升,而以原泥为底物时污泥SCOD浓度始终处于上升趋势;氨氮浓度随反应器运行先上升然后逐渐降低;污泥p H值一直下降,且微波协同低碱预处理组下降最多。     

微生物燃料电池降解啤酒废水及同步产电特性

通过构建无媒介双室型微生物燃料电池(MFC),考察其降解啤酒废水的效果及同步产电特性。研究了外接电阻、温度和阴极曝气等条件对MFC产电的影响,监测了电池外电压和电极电势的变化过程,分析了微生物燃料电池的运行机理。通过稳态放电法得到以碳纤维布作为阳极材料的双室型微生物燃料电池的内阻为1 000Ω,最大产电功率密度为375 mW/m2。以啤酒废水为底物的MFC对COD的去除率为84%左右,外电压为0.21 V,库仑效率约为15%;而在以葡萄糖为底物的条件下,MFC的外电压为0.3 V,对COD的去除率为89%,产电性能及除污效率均有所提高。     

阴极室碳氮比对微生物燃料电池的影响

以实际生活污水和硝酸盐溶液分别作为阳极和阴极处理对象构建微生物燃料电池(MFC),阴极室硝酸盐的反硝化会造成亚硝酸盐的积累,通过投加有机物抑制亚硝酸盐积累的同时,考察阴极碳氮比(C/N)值对MFC产电性能、阴极反硝化效果、阳极去除COD效果的影响。结果表明,阴极室投加有机物后,平均输出电压和最大功率密度分别由0.28 V和35.4 mW/m~3降为0.22V和28.3 mW/m~3,并且当阴极C/N=3时下降显著。从产电性能、碳源消耗量和反硝化进度等指标综合考虑,阴极C/N=2时MFC性能最佳。     

表面改性碳纳米管粉体在微生物燃料电池中的应用

微生物燃料电池(MFC)是一种集产电和污水净化为一体的新型水处理技术,但产电性能低限制了MFC的推广应用.为了提高MFC的产电性能,在阳极室投加表面改性的碳纳米管(CNTs)粉体,以加速阳极产电生物膜的形成,同时提高整个生物膜的产电能力.投加经过氨气处理的CNTs粉体后,MFC运行仅4 h其输出电压即升至400 mV;投加经过混酸处理后的CNTs粉体,得到了MFC的最大产电功率密度为(236±5)mW/m<'2>,相对于对照组则提高了约40%.氨基的引入是启动时间缩短的主要原因,而阳极内阻的降低是产电功率密度得以提高的主要原因.     

盐室和基质浓度对微生物脱盐电池性能的影响

微生物脱盐电池(MDC)是一种集污水净化、产电和脱盐为一体的新型水处理工艺。构建并运行了10 L级堆叠式树脂填充型微生物脱盐中试装置,考察了盐室初始浓度及阳极进水基质浓度对MDC运行效果的影响。初始盐室浓度升高时,平均电流较高,平均脱盐速率提高,但脱盐率降低;阳极基质降解速率基本符合米氏方程,当基质COD75 mg/L时,近似于零级反应,COD降解速率为71.5 mg/(L·h);在阳极水力停留时间为6 h且连续流运行模式下,当阳极进水COD在150~600 mg/L变化时,阳极出水COD浓度随进水COD浓度增加而增加,但阴极出水COD浓度均低于城市污水排放一级A标准限值,平均电流随进水COD浓度上升,脱盐率为64.1%~82.1%。这为进一步放大MDC反应器并研究脱盐速率提供了参考。     

碱处理污泥为底物的微生物燃料电池产电特性

利用剩余污泥作为接种体,在不添加任何营养元素的情况下,成功启动了两室型微生物燃料电池(MFC)。对剩余污泥进行碱解预处理,考察将其作为MFC底物的可行性,同时分析了剩余污泥经不同时间的碱处理,MFC产电性能的变化及其对污泥的降解效果。结果表明:利用碱预处理污泥作为底物时,MFC的稳定输出电压、最大产电功率密度和对TCOD的去除率均提高,同时周期运行时间延长。并且,随着碱处理时间的延长,MFC的稳定输出电压、产电功率密度和对TCOD的去除率均增大。当碱处理时间为24 h时,稳定输出电压达到630 mV(外阻R=500Ω),最大产电功率密度为11.73 W/m3,对TCOD的去除率为25.3%。这与碱处理使得固体有机物被水解有关。     

利用啤酒废水发电的上流式生物燃料电池研究

以颗粒活性炭为阳极、气体扩散电极为阴极,以啤酒废水为基质构建了上流式直接空气阴极生物燃料电池(UACMFC),在连续运行条件下考察了其产电性能及进水COD浓度、外接电阻对电池性能的影响。结果表明,啤酒废水的COD浓度越大,UACMFC的输出电压和输出功率就越高,当COD为1 953 mg/L时,UACMFC的最大功率密度为13.54 W/m3;随着外接电阻的增大,对COD的去除量和库仑效率不断减小。试验结果表明,以啤酒废水作为生物燃料电池的燃料进行同步发电和降解有机物具有可行性。     

双阴极微生物燃料电池同步脱氮产电研究

构建了双阴极三室微生物燃料电池(MFCs),实现了同步脱氮和产电功能,并对其脱氮机理进行了分析。试验结果表明,在独立进水间歇运行阶段,厌氧阳极、好氧阴极和缺氧阴极的最大功率密度分别为1.0、0.34和0.31 W/m~3,厌氧阳极室和缺氧阴极室库伦效率分别为(21.4±8.8)%和(49.35±1.0)%,阳极室对COD和NH_4~+-N的去除率分别为(98.9±0.2)%和(46.5±4.0)%,好氧阴极硝化率接近100%,缺氧阴极的反硝化率为(45.2±3.8)%。在单一进水连续运行阶段,厌氧阳极、好氧阴极和缺氧阴极的功率密度分别为1.0、0.4和0.4 W/m~3,阳极室和缺氧阴极室库伦效率分别为(2.5±0.2)%和(18.3±0.4)%。当电路断开时,厌氧阳极室对COD和氨氮的去除率分别降低了9.1%和7.5%,好氧阴极室的硝化率和缺氧阴极的反硝化率分别降低了4%和8.8%,系统对COD、NH_4~+-N和TN的总去除率分别降低了2.3%、5.8%和15.6%,说明在MF-Cs产电过程中,能够促进阳极对有机物的氧化和阴极的硝化、反硝化过程。阳极和缺氧阴极库伦效率较低,说明存在非产电过程的有机物氧化途径和硝酸盐还原途径。     

三维电极/电Fenton法去除垃圾渗滤液中的COD

考察了三维电极／电Fenton法对垃圾渗滤液中COD的去除效果及其影响因素,并探讨了COD的降解动力学。结果表明,在涂膜炭填充率为20％、炭水比为0．5、极板间距为10cm、电流密度为57．1mA／cm^2、曝气量为0．2m^3／h、Fe^2＋浓度为1mmoL／L、pH值为4的最佳条件下,电解180min后,对COD的去除率为80．8％,明显高于电Fenton法（58．83％）和三维电极法（69．64％）;三维电杉电Fenton法对垃圾渗滤液中COD的降解符合拟三级反应动力学方程,当原水COD为1634mg／L时,动力学常数k=2．197&#215;10^-8L^2／（mg^2&#183;min）。     

电解氧化处理垃圾渗滤液研究

采用电解氧化法对垃圾渗滤液进行深度处理的研究结果表明,电解氧化过程中,NH3－N优先于COD被氧化去除;SPR三元电极的处理效果优于DSA二元电极和石墨电极;酸性条件比碱性条件更有利于电解氧化作用对COD及NH3－N的去除;Cl^-浓度高时,有利于COD及NH3－N被氧化去除。试验得到的适宜电解氧化条件是：pH值为4、Cl^-浓度为5000mg/L、电流密度为10A/dm^2、SPR三元电极为阳极、电解时间为4h。当COD及NH3－N浓度分别为693mg/L和263mg/L时,COD去除率为90．6％,NH3－N的去除率为100％。     

高铁酸钾深度处理垃圾渗滤液的试验研究

采用自制的高铁酸钾深度处理垃圾渗滤液二级生化处理出水,考察了处理效果。结果表明,高铁酸钾投量、pH值和反应时间对COD和NH3-N的去除效果均有显著影响。当pH值为6,高铁酸钾投量为110 mg/L,反应时间为30 min时,对COD的去除效果最好;当pH值为8,高铁酸钾投量为125 mg/L,反应时间为24 min时,对NH3-N的去除效果最佳。渗滤液初始COD浓度低不利于高铁酸钾对COD的去除。     

Biological treatment at low temperatures of sulfur-rich phenols containing oil shale ash leachate

Aerobic and sequential anaerobic-aerobic treatment of oil shale ash dump leachate (COD 2000–3000 mg l⁻¹) was studied at 7–10° and at 20°C. The leachate was known to contain several phenolic compounds and have a high sulfur concentration. In the sequential anaerobic-aerobic processes, the chemical oxygen demand (COD) removals were most of the time slightly lower at 10°C (67%) than at 20°C (73%) while the biochemical oxygen demand for 7 days (BOD₇) removals were 97–99% at both temperatures. In the anaerobic stages, the COD removal was a result of sulfide production. In the single aerobic process at 20°C, the COD removal was 65% while at 7°C the COD removal was 54%. After the feed was changed from leachate to phenol in the 7°C aerobic reactor, the COD removal stabilized to about 95%. In all the leachate treatment processes studied, the total phenols removals were on average 78–86%. The anaerobic stages removed total phenols minimally. An aerobic process at 7–20°C alone seems feasible for treating oil shale ash leachate.     

混凝/化学氧化/曝气生物滤池深度处理垃圾渗滤液

随着垃圾渗滤液的老龄化,常规的生化处理已经不能使出水达标排放,需要进行深度处理。采用混凝／化学氧化／曝气生物滤池联合工艺深度处理垃圾渗滤液,进水COD为700mg／L左右,出水COD〈100mg／L,去除率〉85％,排放口水质达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889--1997）一级标准。     

盐度对浒苔渗沥液和城市污水联合处理效果影响

盐度是浒苔渗沥液和生活污水联合处理的主要限制因素.试验中采用SBR生物处理工艺对浒苔渗沥液和生活污水进行联合处理,并考察了浒苔渗沥液与生活污水混合比例对处理效果的影响.随着浒苔渗沥液投加比例的增加,盐度含量递增,结果表明：①当盐度低于3.2 g/L时,COD处理效果未受显著影响,当盐度高于3.2 g/L时,COD处理效...     

铁层柱蒙脱石处理垃圾渗滤液

采用铁盐水解聚合物为柱化剂改性钠基蒙脱石,制备了铁层柱蒙脱石催化剂,将其用于微波诱导催化处理经常规生化处理的垃圾渗滤液,进行深度处理。实验结果表明：初始COD浓度为1 100 mg/L～1 300 mg/L的垃圾渗滤液,以铁层柱蒙脱石作为催化剂,在微波功率600 W,辐照时间30 s条件下,经微波诱导催化处理后,COD去除率达到39%,并对微波作用机理进行了初步探讨。     

微波强化Fenton氧化处理垃圾渗滤液的研究

以负载铁(Ⅱ)的颗粒活性炭(GAC)为催化剂,采用微波强化Fenton氧化处理老龄垃圾渗滤液,考察了对垃圾渗滤液的处理效果及微波的作用机理。结果表明,微波对Fenton氧化反应有催化作用,且可促进渗滤液中胶体的絮凝,微波作用时间是影响处理效果的主要因素;当GAC的铁负载量为33.32mg/g、微波功率为720W、微波时间为30min时,对COD和NH3-N的去除率最高,分别达到了95.64%和88.63%;COD主要通过催化氧化作用被去除,而NH3-N主要通过絮凝、吸附作用被去除;另外,微波可使GAC再生,提高了GAC的利用率。     

改性硅藻土处理垃圾渗滤液的中试研究

利用改性硅藻土对老龄垃圾填埋场渗滤液进行了处理,中试结果表明改性硅藻土的后处理效果比预处理效果好。若提高pH值、增加改性硅藻土投量还可提高COD去除率。采用两级硅藻土反应器串联处理老龄填埋场渗滤液生物处理出水,COD去除率可达到57%。     

垃圾渗滤液处理工艺的试验研究

针对现有垃圾渗滤液处理工艺存在的问题,结合我国北方城市垃圾渗滤液的特征,试验采用混凝气浮、生化、吸附处理工艺处理垃圾渗滤液,结果表明,这套工艺是合理可行的.文中确定的试验参数的运行条件下,CODcr去除率达到99.1%,氨氮去除率达到96.6%,出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》中的一级排放标准.