厌氧流化床微生物燃料电池组处理工业废水

摘要

近年来，微生物燃料电池技术(microbial fuel cell，MFC)发展迅速，并已成为了国内外科研工作者研究的热点，本研究是将微生物燃料电池技术与厌氧流化床技术相耦合用于处理工业废水，在处理工业废水的同时输出了电能，实现了能量的回收。
　　在单室填料型无膜空气阴极微生物燃料电池中，采用椰壳活性炭为载体，工业废水为流化介质，在接种厌氧污泥的条件下，采用间歇运行方式，考察了该MFCs处理啤酒废水的产电性能及影响因素。结果表明，串联后的燃料电池，总电压基本为三个单级电池的电压之和，最大电压为623.5 mV，最大功率密度为0.340 mW/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107.4 mg/L，COD降解率达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能够完全降解啤酒废水中的木糖和乙酸等有机物质。
　　以煤化工废水为碳源，构建单室填料型厌氧流化床微生物燃料电池，考察接种液、煤化工废水浓度、pH、温度等因素对电池产电性能的影响。利用微生物燃料电池处理煤化工废水，COD降解率高达(92.5±1.5)％;利用废水中存在的原生菌便可以将电池启动，但是其启动周期较长，在外加接种液的情况下可以快速启动电池;启动时废水浓度的大小对电池稳定运行后的输出功率有较明显的影响，且对电池内阻影响相对较大，当废水COD浓度为2000mg/L，电池输出功率密度最大，为1.53 mW/m2;当pH值为7时，输出电压最高，为307.6 mV。

目录

摘要

符号说明

前言

1 文献综述

1．1 啤酒废水产生及处理现状

1．1．1 啤酒废水的产生和水质特点

1．1．2 啤酒废水处理现状

1．1．3 国内外研究发展趋势

1．2 煤化工废水产生及处理现状

1．2．1 煤化工废水产生及水质特点

1．2．2 煤化工废水处理方法

1．3 微生物燃料电池

1．3．1 微生物燃料电池的工作原理

1．3．2 微生物燃料电池的特点

1．3．3 微生物燃料电池的发展历程和研究现状

1．3．4 微生物燃料电池在废水处理中的应用

1．3．5 微生物燃料电池存在问题和研究前景

1．4 厌氧流化床概述

1．4．1 厌氧流化床的特点及存在的问题

1．4．2 厌氧流化床研究现状

1．5 课题的研究目的、意义和内容

1．5．1 研究的目的和意义

1．5．2 研究内容

2 实验材料及方法

2．1 主要仪器及药品

2．2 实验装置及流程图

2．2．1 实验流程图

2．2．2 装置设计

2．2．3 主要材料及参数

2．3 测试方法

2．3．1 电化学测量

2．3．2 COD的测量

2．4 阴极的制作

2．4．1 碳布阴极的结构

2．4．2 阴极制作过程

2．5 工业废水的配置和接种污泥

2．6 本章小结

3 厌氧流化床微生物燃料电池组处理啤酒废水的研究

3．1 微生物燃料电池组的启动

3．2 串联微生物燃料电池组的产电性能

3．3 啤酒废水处理效果

3．4 本章小结

4 厌氧流化床微生物燃料电池处理煤化工废水的研究

4．1 接种液对电池启动的影响

4．2 煤化工废水COD对燃料电池启动电压的影响

4．3 pH值对电池性能的影响

4．4 温度对电池性能的影响

4．5 串联微生物燃料电池组的产电性能

4．6 COD及COD降解率

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 论文创新点

5．3 展望

参考文献

附录

致谢

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