三室交互型微生物燃料电池阴极脱氮及产电性能

为解决微生物燃料电池阴极室中电极反硝化和非电极反硝化二者的冲突,构建出一种三室交互型微生物燃料电池。在一个循环周期内,电池功率密度平均27.0 mW/cm~2,反硝化速率平均0.92 mg/(L·h),所需有机碳源量COD/NO_3~-仅为3.9,整体性能优于相同条件下的传统双室型微生物燃料电池;交互式控制方式优于三室电池同时开关的运行方式;24 h是实验废水条件的最佳交互时间。三室交互型微生物燃料电池在高效脱氮产电的同时,充分利用了电子供体,节约了反硝化所需的有机碳源。     

微生物燃料电池处理苯酚废水

文章采用能作为电子供体的特征污染物苯酚化合物为阳极室的底物,厌氧微生物为阳极催化剂,钛基-二氧化铅电极为阴极来构建微生物燃料电池,利用阳极室处理苯酚废水,同时输出能量,探求利用微生物燃料电池处理苯酚废水的新模式,且为有毒有害物质的去除提供新方法;同时研究不同温度及苯酚质量浓度对微生物燃料电池处理苯酚废水的性能影响。研究表明,微生物燃料电池能够处理苯酚废水,在苯酚质量浓度为0.15 g/L,温度为35℃的实验条件下去除效率为99.63%。     

污水处理中微生物反硝化脱氮过程及代谢规律

微生物同化、异化反硝化均依赖碳源,且同化C/N为23远高于异化C/N。污水系统中反硝化菌多为兼性厌氧菌,其反硝化效果受DO、碳源种类、温度等因素影响较大。DO与NO3--N为竞争关系,DO存在会抑制反硝化,但高DO有利于反硝化菌的生长。不同碳源反硝化所需C/N不同,污水为碳源时所需的C/N约为4.0-5.0,污泥内源呼吸时反硝化C/N最低为2.9-3.2,但其反硝化速率仅为利用VFA时的1/10。常见VFA如甲醇、乙酸等C/N为3.1-4.1。反硝化过程中还应注意温室气体N2O逸出等问题,偏酸性及较高DO会导致反硝化过程N2O积累与逸出。     

三维电极生物膜脱氮系统的电场响应性

研究三维电极-生物膜反应器对加载电场的响应性,为寻求反应器有效合理的自动控制方式提供理论指导.为了充分利用三维电极体系阳极产氧为硝化菌提供好氧环境实现氨氮硝化,利用阴极产氢为反硝化菌提供缺/厌氧环境和电子供体实现反硝化脱氮,实验设计并稳定运行了三维电极-生物膜脱氮反应器.通过考察不同电流密度条件下,系统溶解氧(DO)、pH、脱氮性能的变化,研究电流密度对三维电极-生物膜反应器中微生物生长的微环境和微生物反硝化脱氮所需电子供体的影响,评价三维电极-生物膜脱氮系统的电场响应性.结果表明,在电流密度为0.013 4 mA/cm2时,NH+-N转化率可达90％,NO3--N和TN去除率70％以上;三维电极-生物膜脱氮系统的极限电流密度在0.020 1 mA/cm2附近;极限电流密度范围内,电流密度引起系统DO、pH的变化均在系统承受范围内;电流密度的提高可提高阴极NO3--N反硝化效率,但对阳极NH4+-N的硝化无明显影响,极限电流密度范围内均无NO2--N积累.     

碳源、C/N和温度对生物反硝化脱氮过程的影响

生物反硝化法是去除水体中硝酸盐的有效方法。鉴于生物反硝化过程中有机碳源不足的问题,选择甲醇、乙醇、葡萄糖作为反硝化碳源,研究它们对反硝化的促进作用;同时研究C/N比以及温度对反硝化过程的影响。结果显示:甲醇、乙醇和葡萄糖作为反硝化碳源时,均可获得较高的硝酸盐氮去除率。以乙醇为碳源时,反硝化速率进行的最快,硝酸盐氮去除率高,中间副产物亚硝酸盐氮和氨氮积累少,是最优的反硝化碳源;C/N比对反硝化过程影响显著,C/N比越高,脱氮速率越快;另外温度对反硝化也有着重要的影响,在25℃、35℃时的脱氮效果远好于10℃时的脱氮效果。     

改进SBR处理垃圾渗滤液深度脱氮的启动与实现

为了在去除渗滤液中有机物的同时实现深度脱氮,利用SBR法灵活多变的反应过程,采用交替曝气和搅拌至硝化结束,然后在不添加任何外碳源的条件下以充分缺氧搅拌至内源反硝化结束的方式运行SBR系统.系统通过交替硝化反硝化、同步硝化反硝化和内源反硝化的协同作用,可以在不添加任何有机碳源的条件下,使系统出水的总氮含量小于40 mg/L,去除率达到95%以上,达到中国最新颁布的渗滤液总氮的排放标准.同时,由于50%左右的总氮是利用原水碳源在内源反硝化的作用下脱除的,试验期间的污泥浓度在没有排泥的条件下始终稳定在6 g/L左右,污泥产量大幅度减少.不同操作模式下的对比试验表明:污泥中PHA的含量是决定系统脱氮效率的重要因素;硝化前的厌氧搅拌以及短间隔曝气有利于增加污泥的储碳量,提高了系统的脱氮效率;传统的持续曝气后搅拌无法通过内源反硝化实现深度脱氮.     

补充植物碳源提高人工湿地脱氮效率

为解决有机碳不足抑制反硝化反应造成的脱氮效率低下的问题,向人工湿地系统中添加富含有机质的植物材料作为反硝化所需的有机碳源,根据玉米秸秆、稻壳、木屑及芦苇竿4种植物材料有机物释放规律及植物体分解对水质的潜在影响情况,确定芦苇竿为较适宜的植物碳源.采用垂直流人工湿地单元模型研究了补充芦苇竿对人工湿地脱氮效果的影响,初步确定了试验条件下芦苇竿的适宜添加量范围为0.47～1.09 kg/m2.硝态氮的沿程变化规律表明,芦苇竿释放出的有机物提供了反硝化所需的有机碳,提高了人工湿地的脱氮效果.     

单室微生物燃料电池处理生活污水特性研究

目的研究单室微生物燃料电池(MFC)在间歇运行条件下对COD、NH+4、TP和NO-3的处理效果.方法采用石墨板为阴极,构建了单室空气阴极微生物燃料电池,以混合菌种接种,并以乙酸钠和碳酸氢钠为碳源.结果进水COD质量浓度400~900 mg/L,出水COD质量浓度维持在100 mg/L;NO-3去除率可达到90%以上.单室空气阴极微生物燃料电池可以有效降解污水中的有机物,COD去除率可以达到80%以上,但COD的质量浓度并不是影响MFC电压的主要因素.微生物燃料电池对NH+4和TP去除率都较低,同时表明阳极室中的NH+4和TP并没有参与微生物燃料电池的产电反应,NH+4和TP的质量浓度对微生物燃料电池的电能输出也没有明显影响.结论 MFC对于含NO-3的污水处理效果较好,但去除NO-3的同时对电池的产电效果影响很小.     

碳源对反硝化除磷的影响

文章研究碳源对反硝化除磷的影响。试验结果表明:反硝化除磷菌最大放磷量与碳源有关,当ρCOD>800 mg/L时,最大放磷量达到50 mg/L,而ρCOD<200 mg/L时,反硝化除磷菌的最大放磷量还不到5 mg/L;反硝化除磷菌最大放磷量所需时间也与碳源有关,随着COD质量浓度的降低,放磷所需时间也在减少,当COD的质量浓度从440~110 mg/L时,所需时间则从120~10 min。     

碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷脱氮工艺的影响

目的研究碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷工艺脱氮除磷的影响程度.方法以甲醇、淀粉、葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、污泥水解酸化液六种碳源模拟废水,通过间歇运行方式对不同碳源的反硝化除磷系统的运行状态进行研究.结果六个系统中,淀粉的COD去除率最小,为45%,其余系统相差不大,去除率最大的是污泥水解酸化液,为88%;缺氧结束时系统出水PO_4~(3-)-P质量浓度分别为2.24 mg/L、3.00 mg/L、3.81 mg/L、1.40 mg/L、2.46 mg/L、1.18 mg/L;各系统每克M LSS的亚反硝化速率分别为1.27 mg/(g·h)、1.15 mg/(g·h)、1.58 mg/(g·h)、2.91 mg/(g·h)、2.60 mg/(g·h)、2.03 mg/(g·h).结论碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷系统有很大影响,淀粉类大分子碳源不利于反硝化除磷,乙酸钠类小分子物质有利于磷的释放和吸收.     

SBR法硝化与反硝化的试验研究

本文介绍了ＳＢＲ法硝化、反硝化及连续硝化、反硝化的反应规律。试验结果表明，脱氮进行的顺利与否，主要决定于硝化反应完成的程度。但在反硝化过程，不投加有机碳源的反硝化速率远远低于投加有机碳源的速度。因此，在反硝化时，投加一定的碳源是必要的，它可以加快反硝化速率，缩短反应时间并减小反应器容积。     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料的制备及其在微生物燃料电池中的应用研究

用原位化学氧化聚合的方法合成聚苯胺/气相生长的碳纤维的复合材料, 采用SEM, FTIR和TGA对聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料的微观形貌、结构和热稳定性进行测定。SEM结果显示, 聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料属于纳米级别, 形貌与气相生长的碳纤维类似, 推测苯胺的聚合作用发生在碳纤维的表面。FTIR结果显示聚苯胺与复合材料具有相似的图谱, 进一步证实聚合作用发生在碳材料的表面, 聚合过程中未产生新的键合作用。将复合材料作为阴极催化剂修饰到碳布的基底电极上, 修饰量为5 mg/cm², 结果表明复合材料修饰的微生物燃料电池的功率密度最大值为299 mW/m², 比未修饰的燃料电池提高6.5倍。电化学阻抗谱图较好地符合Nyquist模型, 并给出等效电路图。聚苯胺/气相生长的碳纤维复合材料可以作为一种廉价且性能优良的阴极氧气还原反应催化剂。     

碳源对地下渗滤系统脱氮及产生N2O的影响

生活污水经沉淀预处理后投配到地下污水渗滤系统(SWIS)中进行深度脱氮处理.考察了在SWIS基质中添加有机碳源对脱氮效果、脱氮微生物活性及N₂O产生量和转化率的影响.研究结果表明:碳源的添加有利于促进微生物的反硝化作用,但过量添加会促进其他菌群的生长而抑制脱氮菌群的优势活性,从而削弱系统的脱氮能力.当有机质质量分数由2.0%提高到9.5%时,SWIS对污水中COD、氨氮及总氮平均去除率分别降低了10.9%,19.5%和24%;N₂O产率和转化率均随着碳源添加量的增加而下降.相关分析表明,硝化细菌、反硝化细菌数量对数值分别与N₂O转化率呈显著正、负相关关系(R^○2分别为0.994及0.959),说明SWIS中微生物硝化-反硝化作用尤其上层硝化反应是N₂O产生的主要途径.     

铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.     

微生物燃料电池在废水处理中的应用研究进展

利用微生物燃料电池技术处理废水,在降解污染物的同时能够产生电能,是一种新型废水处理工艺,具有良好的研究开发价值.作者介绍了微生物燃料电池技术处理废水反应装置的构造和工作原理;概述了电极材料、微生物种类、电池内阻等因素对处理废水与产电性能的影响;总结了该工艺在化工、制药、食品加工、畜牧养殖、垃圾场渗滤液等有机废水和含氮废水中的应用研究现状及进展,并对今后的研究工作提出了建议.     

电流和碳氮的量比对生物电极脱氮速率影响的模拟

研究了脱氮过程中生物膜内的物质运动和反应机理,在已建立的生物电极模型的基础上,对以下3种情况下生物膜内反应物浓度分布以及电流和有机物时脱氮速率的影响进行了研究:只利用水电解产生的氢气作为电子供体;只利用醋酸作为电子供体;氢气和醋酸同时作为电子供体.研究结果表明:增加电流和碳氮的量比都能提高脱氮速率,但只增大电流或碳氮的量比,脱氮速率的提高程度不大,且随着碳氮的量比的增大,出水中硝酸氮浓度不断降低,残留醋酸浓度也随之提高,影响出水水质;当同时通电和添加醋酸时,脱氮速率显著加快;但过大的电流和碳氮的量比反而不利于脱氮的进行,因此,存在碳氮的量比和电流的最佳组合,在此条件下,出水中残留醋酸浓度最低,脱氮速率最高.当碳氮的量比为0.7,电流为100 mA时的脱氮速率比只通电时的脱氮速率增大了约1倍.     

厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析

简述了厌氧氨氧化的研究进展，讨论了有机环境下同一反应器中厌氧氨氧化与反硝化的协同作用，推导了厌氧氨氧化的电子计量学方程式。以及有机环境下以葡萄糖为有机碳源时反硝化脱氮的电子计量方程式．电子计量学分析表明：由于反硝化将有机碳转变为CO2，可为厌氧氨氧化提供碳源，从而有利于厌氧氨氧化的进行；厌氧氨氧化产生的NO3^-可被反硝化茵利用．由于厌氧氨氧化和反硝化反应过程均产生H^＋，会引起pH值升高，这一结果与所报道的试验结果相吻合．     

微生物燃料电池电极材料研究进展

 微生物燃料电池(MFC)是一种具备污水处理和产电功能的生物电化学技术装量,在微生物催化下将有机能转化成电能。综述了MFC 电极材料的研究进展,评述了阳极材料及其功能的修饰、阴极催化剂对污水处理和MFC 产电性能的进展,指出MFC电极材料设计和研究是未来的发展重点。