用于处理畜禽废水的生物电化学系统性能研究(2)
5.1 HRT参数优化 21
5.2 外阻参数优化 23
5.3 本章小结 25
6 MFC用于实际畜禽废水处理可行性研究 26
6.1 废水来源及性质 26
6.2 实验材料与方法 26
6.3 MFC运用于不同稀释倍数畜禽废水处理的结果研究 26
6.4 不同稀释倍数下MFC阳极生物膜特性 29
6.5 本章小结 30
结 论 32
致 谢 34
参考文献35
1 绪论
化石燃料的使用，尤其是石油和天然气的不断开发与利用，已经加速了全球性能源危机的产生及发展，寻找可再生生物能源被认为是缓解当前全球气候变暖危机的途径之一。目前新能源领域主要的关注点都放在开发新型的电力生产方式上，新型的电力生产方式应该是消耗可再生资源并且不增加二氧化碳排放量的。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)由于其可以将储存在有机化合物中的化学能通过微生物的催化反应转化为电能的新型能源利用方式而引起了研究学者们的极大兴趣。在MFC中，微生物被用于系统产电的同时还能实现有机物或废物的生物降解。
当前我国的农业结构在不断调整，伴随着农业产业化的不断升级，规模化、产业化的畜禽养殖事业得以迅猛发展，随之也产生了大量的畜禽废水，未经处理的畜禽废水含有大量有机物、氮和磷污染物质，难于处理，严重污染环境，畜禽废水的处理已经成为含氮污染物废水生化处理领域的难题。现在处理畜禽废水的传统工艺主要有厌氧生物处理、A/O工艺、UCT工艺、A2/O工艺、SBR工艺和氧化沟工艺等，但传统工艺存在碳源需求量大、碱度需求量大、需氧量大、能耗高、启动时间长等问题。生物电化学系统具有能耗小、运行成本低和环境可持续性等特性，将微生物燃料电池用于畜禽废水的处理并回收能量具有重大的现实意义。在本文研究中将MFC运用于实际畜禽废水的处理，并考察其处理过程中表现出的各项性能，具有很强的实践意义。
1.1 高氨氮废水处理的研究现状
1.2 MFC研究现状
1.3 研究内容
本文构建双室电化学系统研究生物电化学系统用于处理实际畜禽废水的性能优化，并综合考察硝氮、HRT、外阻等因素对MFC性能的影响，同时通过EPS、细胞色素c的测定，探究其对MFC产电性能与电子传递的关系。
2 实验部分
2.1 反应器构型
实验中采用双室MFC反应器，由阳极室和阴极室两大部分构成，两室为上下型构造，有效直径8 cm，有效高度6 cm，单室有效体积302 ml。两室之间使用质子交换膜（Nafion 117，Dupont公司）分隔，反应器用螺栓固定，使用橡胶塞密封。阴阳极室均由有机玻璃制成，电极材料为碳毡（北京吉兴盛安工贸有限公司），通过钛丝（直径0.5 mm）实现电极与外电路的连接。阳极室中产电微生物附着在阳极表面生长，阴极室为50 mM的铁氰化钾溶液。实验中使用KEITHLEY 2700数据采集器实现MFC输出电压及阳极电位的监测，无特殊情况调节外电阻为1000 Ω。
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