人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水

采用人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水,考察了啤酒生产废水中不同COD浓度条件下(475、1 968、5 640 mg·L~(-1))人工湿地型微生物燃料电池对COD和氨氮的去除效果,评估了在此过程中微生物燃料电池的产电性能。研究表明,当COD浓度为1 968 mg·L~(-1)时,人工湿地型微生物燃料电池对COD的去除率最高,达到93.5%;氨氮去除率随COD起始的增加而增加,当进水浓度为5 640 mg·L~(-1)时,氨氮去除率达到70.8%。对产电性能而言,当进水COD浓度为1 968 mg·L~(-1)时,人工湿地型微生物燃料电池产电量最高,其最大电压、功率密度和电流密度分别达到280 mV、24.2 mW·m~(-2)和220 mA·m~(-2)。利用人工湿地型微生物燃料电池处理啤酒生产废水具有一定的可行性,在处理污染物的同时产电,弥补了处理过程中的能源消耗,对废物资源化具有很好的应用前景。     

垃圾渗滤液-沉积污泥微生物燃料电池的产电性能

采用单室沉积型微生物燃料电池(SMFC)处理垃圾渗滤液与沉积污泥,考察电池的产电性能及污染物去除效果。SMFC输出电压呈周期性变化趋势,最大输出电压251 m V,最大功率密度为10.35 mW·m~(-2),功率密度随电流的增加先增大后减小,燃料电池内阻为2 653Ω。COD、氨氮去除率分别达96.18%和80.60%。SMFC的平均输出电压随污染物的降解呈波浪型上升趋势。MLSS、MLVSS去除率分别为24.40%和30.32%。实验结束后,MLVSS/MLSS的比值由0.70降至0.65,在SMFC产电过程中,污泥中的有机物得到有效降解。因此,SMFC可实现污水净化、污泥减量及产电一体化的效果。     

A~2/O耦合MFC工艺的启动及C/N对其产电性能的影响

为了达到在处理生活污水的同时可以产生电能的目的,研究了微生物燃料电池与传统的A2/O工艺相耦合的性能。实验中启动电阻为1 000Ω,经过37 d的间歇式培养,系统成功启动,最大电压达到574 m V,对COD和氨氮的去除率分别达到了92.9%和72.1%。启动成功后外阻改为100Ω,采用连续进水方式考察不同C/N对系统产电及污水处理效果的影响。实验取C/N分别为3、4、2和6,结果表明,C/N为4.2时系统达到最大电压为534 m V,对COD的去除率达到了96.1%~97.1%,C/N对氨氮的去除率影响不大。实验说明,MFC耦合A2/O工艺在产电和处理废水方面具有一定的发展潜力。     

双室微生物燃料电池处理硝酸盐废水

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),针对阴极分别接种活性污泥(A-MFC)和反硝化细菌(D-MFC),研究其产电情况和硝酸盐废水去除效果。结果表明,在产电的同时都可有效去除废水中的硝酸盐污染物。在外接电阻100Ω的情况下,2种MFC均具有良好的产电性能,A-MFC和D-MFC达到的最大输出电压分别为119.6 mV和117.2mV,最大功率密度分别为23.40 mW/m2和26.63 mW/m2;同时两者在阴极室的平均反硝化速率分别为1.86 mg/(L.d)和2.19 mg/(L.d),阳极室的平均COD去除率分别为81.9%和82.4%。另外,通过扫描电镜观察可知,A-MFC和D-MFC阴极碳布表面形貌存在差异,并且阳极与阴极碳布表面形貌差异显著。     

四室微生物燃料电池同步脱氮除碳及产电性能

微生物燃料电池近年来被证实可以用来同步脱氮,然而微生物燃料电池中阴阳极室通常以不同成分的污水作为底物。为了实现废水脱氮,往往需要进行出水调配或停曝等复杂的操作。为解决上述问题,本研究构建了阴极硝化耦合阳极反硝化的四室微生物燃料电池(four chamber microbial fuel cell,FC-MFC),阳极室与阴极室之间用阳离子交换膜(cation exchange membrane,CEM)与阴离子交换膜(anion exchange membrane,AEM)进行交替分隔。在浓度差作用下离子进行定向迁移,最终实现阳极室有机物和氨氮的同步去除。探讨了阳极COD(即进水碳氮比)对FC-MFC产电及污染物去除效果的影响,并分析FC-MFC的氮去除途径。结果表明：随着阳极室COD的增加,各MFC模块的产电周期、峰值输出电压和最大功率密度随之增加,同时阳极室COD和TN的去除率也呈上升趋势,该系统对高碳氮比污水具有良好的抵抗负荷。当进水COD和NH₄⁺-N质量浓度分别为1 100 mg·L^-1和100 mg·L     

不同阳极微生物燃料电池产电性能的比较

微生物燃料电池在处理废水的同时可以产生电能,有希望同时解决废水再利用和能量再产生的问题。采用单室无膜空气阴极微生物燃料电池,处理模拟生活污水,探讨MFC处理模拟废水的效果。研究了以碳布(MFC1)、碳布负载碳纳米管(MFC2)、碳纳米管(MFC3)和泡沫镍(MFC4)作为4种不同的阳极材料,对MFC系统的启动、内阻和产电特性进行比较。结果表明,4种不同阳极MFC在水力停留时间24 h的条件下,对COD有很好的去除作用,其中MFC2的COD去除效率最大,为91.4%。在不影响MFC系统处理废水效果的前提下,实验得到4种阳极MFC系统中MFC2具有最小的内阻,为173.7Ω;并且其功率密度也大于其他3种MFC,达到401.2 mW/m2。     

炼油废水微生物燃料电池启动及影响因素

以炼油废水为碳源,构建双室填料型微生物燃料电池,考察接种液、外接电阻等电池启动条件,以及电导率、pH值和缓冲溶液强度等溶液性质对电池产电性能的影响。利用微生物燃料处理炼油废水,COD去除率(52±4)%,含油量去除率(81.8±3)%;利用废水中存在的原生菌即可启动电池,但启动期长,外加接种液可快速启动电池;启动时外接电阻的大小对电池稳定运行后的输出功率有明显影响,对电池内阻影响相对较小,当启动外接电阻为2 000Ω,电池输出功率最大,为288 mW/m3;随阳极溶液电导率电池增大,电池内阻降低,输出功率升高;pH值变化对电池阳极电势影响较大,进而影响电池输出,当溶液pH为9时,电池输出电压最大(388 mV),pH过高或过低均不利于电池产电;随着缓冲强度的增大,电池输出电压增大,且PBS缓冲强度的增大可从电导率增大和改善质子传递条件两方面提高电池的输出功率。     

生物阴极型微生物燃料电池处理氨氮有机废水及产电性能的研究

将生物阴极型微生物燃料电池(BCMFC)阳极室的出水引进阴极,同时阴极采用间歇曝气的方式运行,以人工模拟的氨氮有机废水作为处理对象,探究外接电阻、DO、水力停留时间(HRT)以及碳氮质量比(C/N)对BCMFC的氨氮和有机物(以COD表征)去除效果以及产电性能的影响。结果表明:(1)开路以及50、100、500、1 000Ω条件下,最后出水中氨氮去除率分别为95.33%、86.12%、67.68%、100.00%、99.39%。外接电阻变化对COD的降解无太大的影响。500Ω条件下产电性能最佳。(2)DO为0.2、2.0、3.0、4.0、5.0、7.0mg/L条件下,最后出水中氨氮去除率分别为48.55%、56.56%、84.40%、93.25%、95.76%、97.01%,COD去除率分别为68%、96%、99%、99%、99%、99%。DO会影响整个电池的产电功率。DO设为4.0~5.0 mg/L较合适。(3)C/N为8.3∶1.0、12.5∶1.0、25.0∶1.0、50.0∶1.0条件下,最后出水中氨氮去除率分别为74.68%、73.86%、94.07%、100.00%。C/N对COD的去除没有太大的影响。C/N为25.0∶1.0条件下最大产电功率密度最大。(4)HRT为8、10、13、20、24h条件下,最后出水的氨氮去除率分别为67.67%、79.01%、86.70%、92.72%、96.80%,COD去除率分别为96%、98%、98%、100%、100%。随着HRT的缩短,最大产电功率密度先增大后减小。HRT为20h时BCMFC性能较好。     

加入多孔球形颗粒微生物燃料电池的性能研究

设计了一个典型的双室微生物燃料电池,并考察了在阳极室加入多孔球形颗粒条件下对人工合成污水产电性能的影响。实验发现,加入多孔球形颗粒后,最高电压从不加颗粒的253 mV提高到280 mV,持续产电时间从5.5 d提高到8 d,COD去除率从78%提高到82.6%。进一步的实验发现,加入多孔球形颗粒后,系统内阻从286Ω降低到199.4Ω,最大功率密度从78.6 mW/m2提高到114.3 mW/m2。结果表明,微生物易于在多孔球形颗粒上附着和生长,颗粒通过均匀搅拌与阳极表面产生持续碰撞,有利于胞外电子传递到阳极,这一过程大大减小阳极的内阻,增大电池的输出电压进而增大输出功率,从而显著提高电池的产电性能。     

高盐废水MFCs不同阴极电子受体产电及微生物群落分析

为探查不同电子受体产电性能及对阳极微生物群落的影响,研究了3种电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾),构建了双室榨菜废水微生物燃料电池系统(microbial fuel cells,MFCs),实现了污水处理和能量回收的双重目的,探讨了不同电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾)对榨菜废水MFCs产电性能及阳极微生物群落的影响。结果表明:在产电性能方面,当过硫酸钾作为阴极电子受体时,电池输出电压、库仑效率、功率密度均优于另外2种常用阴极电子受体(铁氰化钾和氧气);在500Ω的外接电阻间歇运行的条件下,其输出电压、库仑效率、功率密度分别为802 mV、(33±1.6)%、697 mW·m~(-2)。阳极生物16S rRNA基因测序分析表明,水解发酵菌为榨菜废水微生物燃料电池阳极核心菌群,铁氰化钾、氧气和过硫酸钾MFCs阳极微生物菌群相对丰度分别为64.3%、63.6%和75.51%,包括Lentimicrobium、Synergistaceae、Sphaerochaeta、Anaerolineaceae、Draconibacteriacea菌属。阴极电子受体不同的MFCs的阳极微生物群落核心菌群类似,但是丰度有所不同。势差较大的电子受体(过硫酸钾)微生物群落多样性和丰富度较高,产电和污染物去除效果较好。     

碳纤维毡表面改性对微生物燃料电池性能的影响

研究以碳纤维毡为阳极,采用不同的表面改性方式对微生物燃料电池（MFC）产电效率的影响,并通过塔菲尔曲线（Tafel）和慢速扫描循环伏安法（SSCV）研究了碳纤维毡表面经不同改性处理后作为阳极的电化学行为。结果表明．碳纤维毡经丙酮浸泡（CZ—C）和热处理（CZ-H）后,最大输出功率从763mW／m2上升到896mW／m2,提高了17％;电化学测试证实碳纤维毡热处理后阳极交换电流密度提高,且氧化峰电位正移、峰电流增大。     

直物收割频率对水生植物滤床深度处理养猪废水的影响

采用水生植物滤床系统深度处理养猪废水,开展了不同收割频率条件下系统对污水净化效果的对比研究。实验结果表明,当水力负荷为5cm／d时,植物收割频率的增加会降低系统对TN和TP的去除效果,而对COD的去除效果则无明显影响。当不进行植物收割时,系统对养猪废水的净化效果最好,对COD、TN和TP的平均去除率分别为71．26％、34．32％和29．52％。因此,合适的植物收割频率是强化APFB系统处理效果的关键因素。     

植物收割频率对水生植物滤床深度处理养猪废水的影响

采用水生植物滤床系统深度处理养猪废水,开展了不同收割频率条件下系统对污水净化效果的对比研究。实验结果表明,当水力负荷为5 cm/d时,植物收割频率的增加会降低系统对TN和TP的去除效果,而对COD的去除效果则无明显影响。当不进行植物收割时,系统对养猪废水的净化效果最好,对COD、TN和TP的平均去除率分别为71.26%、34.32%和29.52%。因此,合适的植物收割频率是强化APFB系统处理效果的关键因素。     

两级常温厌氧—好氧—固定化微生物组合工艺处理酿酒废水

酿酒废水是一种典型的高氨氮浓度的有机废水.采用两级常温厌氧-好氧-固定化微生物组合工艺对酿酒废水进行中试研究,重点考察了各级工艺对有机物和氨氮的去除效果,并且对影响系统稳定运行的主要因素进行分析.试验结果表明,稳定运行状态下,一级厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器对有机物去除率可达到70%～90%,处理效果受环境温度影响较大;二级EGSB反应器可以同时去除有机物和氮氧化物;三级好氧接触氧化反应器对有机物的去除率可达到70%,氨氮去除率维持在50%;包埋硝化菌流化床反应器最终能有效地去除水中的氨氮,出水氨氮质量浓度低于15 mg/L.     

优化控制SBR工艺处理养猪废水中试研究

采用优化控制SBR工艺对北京某种猪场的养殖粪尿污水进行了中试处理研究。所建立的自控系统通过ORP实时曲线上的“硝酸盐膝点”和pH实时曲线上的“氨谷点”分别对碳源投加和曝气时间进行优化控制,实现根据水质变化适当补充所需碳源,并有效节省曝气能耗。中试反应器10个月的连续运行结果表明,系统对于氨氮和COD的去除率分别达到97%和95%。     

Production of electricity from proteins using a microbial fuel cell.

Electricity generation was examined from proteins and a protein-rich wastewater using a single chamber microbial fuel cell (MFC). The maximum power densities achieved were 354 +/- 10 mW/m2 using bovine serum albumin (BSA) and 269 +/- 14 mW/m2 using peptone (1100 mg/L BSA and 300 mg/L peptone). The recovery of organic matter as electricity, defined as the Coulombic efficiency (CE), was comparable to that obtained with other substrates with CE = 20.6% for BSA and CE = 6.0% for peptone. A meat packing wastewater (MPW), diluted to 1420 mg/L chemical oxygen demand, produced 80 +/- 1 mW/m2, and power was increased by 33% by adding salt (300 mg/L sodium chloride) to increase solution conductivity. A wastewater inoculum generated 33% less power than the MPW inoculum. The MFC was an effective method of wastewater treatment, demonstrated by >86% of biochemical oxygen demand and total organic carbon removal from wastewater.     

Ce-PbO2/C电极的制备及其去除水中酸性红B

采用电沉积法制备铈修饰的PbO2/C电极,通过SEM、XRD、XPS及循环伏安对PbO2/C、Ce-PbO2/C电极进行表征,结果表明,Ce-PbO2/C电极比PbO2/C颗粒细小,表面均匀致密,电化学氧化能力较强,修饰电极中Ce以CeO2的形态存在。以Ce-PbO2/C为工作电极,电解浓度为1 000 mg/L的高盐酸性红B模拟活性染料废水,考察了电压、pH、电解质浓度、极间距对脱色率、氨氮去除率及COD去除率的影响。确定适宜工艺条件为:初始酸性红B溶液浓度为1 000 mg/L,pH值为6,电压10 V,电解时间1 h,电极间距1.5 cm,该条件下脱色率、氨氮去除率和COD去除率分别为99.98%、97.23%和90.17%。通过UV-Vis及GC-MS初步分析了降解过程可能存在的中间产物及降解途径。     

MFC-MBR耦合系统运行效果

膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理工艺,而微生物燃料电池(MFC)能有效降解污泥中的胞外生物有机质(EBOM)并回收电能.将MFC与MBR联用,建立了一套能够有效抑制膜污染同时回收电能的新系统——MFC-MBR耦合系统,MBR的剩余污泥经MFC处理后回流.以传统MBR为对照,对耦合系统中污水处理效果、膜污染情况和污泥混合液的性质进行研究.研究表明,耦合系统的污水处理效果没有明显恶化,COD去除率为94％,NH4+-N的去除率为92％.耦合系统能够有效减缓膜污染的发生,清洗周期延长了28％.污泥混合液的MLVSS/MLSS稳定在80％ ～ 88％,系统内几乎没有无机颗粒积累.松散结合态胞外聚合物(LB-EPS)降低了48％,使污泥混合液性质得到改善.较低的污泥比阻(2.69×1012m/kg)和标准化毛细吸水时间(1.67 s·L/g MLSS),证明耦合系统污泥混合液脱水性能提高了.     

Ce-PbO_2/C电极的制备及其去除水中酸性红B

采用电沉积法制备铈修饰的PbO2/C电极,通过SEM、XRD、XPS及循环伏安对PbO2/C、Ce-PbO2/C电极进行表征,结果表明,Ce-PbO2/C电极比PbO2/C颗粒细小,表面均匀致密,电化学氧化能力较强,修饰电极中Ce以CeO2的形态存在。以Ce-PbO2/C为工作电极,电解浓度为1 000 mg/L的高盐酸性红B模拟活性染料废水,考察了电压、pH、电解质浓度、极间距对脱色率、氨氮去除率及COD去除率的影响。确定适宜工艺条件为：初始酸性红B溶液浓度为1 000 mg/L,pH值为6,电压10 V,电解时间1 h,电极间距1.5 cm,该条件下脱色率、氨氮去除率和COD去除率分别为99.98%、97.23%和90.17%。通过UV-Vis及GC-MS初步分析了降解过程可能存在的中间产物及降解途径。     

偶氮二异庚腈生产废水处理试验和工程调试

偶氮二异庚腈的生产过程中产生大量的废水,其有机物和氨氮含量高,生化性差.为解决其处理达标问题,采用氨氮吹脱-上流式厌氧污泥床(UASB)-A/O- NaOCl强氧化-接触氧化的组合工艺对其进行了试验研究.结果表明,该工艺对COD、氨氮的去除率分别达到99％、98％以上.并在此试验研究的基础上,投资建设了一个污水处理站,采用氨氮吹脱-UASB-A/O-二级好氧-NaOCl强氧化-接触氧化-气浮池的组合工艺,经过一年多的运行,出水水质稳定,对COD、氨氮的去除率分别为99％、98％以上,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准.