Effect of wetland plant fermentation broth on nitrogen removal and bioenergy generation in constructed wetland-microbial fuel cells

● Fermentation broth facilitates N removal and energy yields in tertiary CW-MFC. ● Carbon sources are preferred for nitrogen removal over electricity generation. ● A mutual promotion relationship exists between acetic and humic acid in N removal. ● Humic acid boosts the abundances of functional genes relate to nitrogen metabolism. Constructed wetlands (CWs) are widely used as a tertiary treatment technology, and the addition of carbon sources can significantly improve advanced nitrogen removal. However, excessive carbon sources would lead to an increase in the effluent chemical oxygen demand in CWs, and microbial fuel cells (MFCs) can convert these into electricity. In this study, constructed wetland-microbial fuel cells (CW-MFCs) were built to achieve simultaneous nitrogen removal and electricity generation, using wetland plant litter fermentation broths as carbon sources. The total nitrogen removal in the groups with fermentation broth addition (FGs) reached 83.33%, which was 19.64% higher than that in the CG (group without fermentation broth), and the mean voltages in the FGs were at least 2.6 times higher than that of the CG. Furthermore, two main components of the fermentation broths, acetic acid (Ac) and humic acid (HA), were identified using a three-dimensional excitation emission matrix and gas chromatograph and added to CW-MFCs to explore the influence mechanism on the treatment performance. Denitrification and electrogenesis presented the same tendency: Ac&HA > Ac > CG’ (groups without Ac and HA). These results indicate that Ac and HA increased the abundance of functional genes associated with nitrogen metabolism and electron transfer. This study demonstrated that CW-MFC fermentation broth addition can be a potential strategy for the disposal of secondary effluent and bioelectricity generation.     

转向螺母锻模块液态模锻工艺分析及模具设计

此文叙述了转向螺母锻模块液态模锻工艺及特点,对该工艺及模具设计作了较详细的分析研究。     

牛粪混合液微生物燃料电池长期运行稳定性研究

长期运行稳定性是微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)技术的一项重要特征,是其能否走向实际应用的关键.生物阴极MFC利用牛粪产电的长期运行特征的研究表明,该MFC可长期、高效、稳定地产电.在100Ω外电阻下,171 d的运行期内,电池功率密度平均为6.77 W·m-3±2.11 W·m-3.第70 d的电池开路电压、内阻、最高功率密度分别为0.874 V、22.1Ω和14.1 W·m-3.随着运行时间延长,每30 d的总化学需氧量(total chemical oxygen demand,TCOD)去除量不断递减,而库仑效率(Coulomb efficiency,CE)不断递增,在121~150 d,CE可达17.5%±3.3%.阳极微生物群落结构分析表明,Proteobacteria(45%)、Bacteroidetes(22%)、Firmicutes(17%)、Actinobacteria(11%)在阳极生物膜中占有优势地位.Clostridium、Cellulomonas等已被证明具有产电能力或纤维素降解能力的细菌是阳极生物膜中的关键功能种群.     

两种接种源微生物燃料电池同步降解刚果红与产电性能研究

分别以印染废水污泥和生活污水污泥接种微生物燃料电池(MFC-I和MFC-M),以刚果红为模型染料,研究了接种源对MFC同步脱色偶氮染料和产电性能的影响.结果表明,接种源对MFC同步降解刚果红与产电性能影响显著.产电方面,MFC-I的启动电压高于MFC-M,但稳定运行后二者最大输出电压差别不大.稳定运行阶段,MFC-M最大功率密度达到29.09 mW·m-2,比MFC-I高2.11倍;阳极极化阻抗(R ct)为748.9Ω,比MFC-I低38.0%.脱色方面,MFC-I对刚果红的脱色速率比MFC-M高14.4%~20.3%;但脱色产物一样,均为2-氨基—1,4-萘醌、2,2'-二氨基联苯、4,4'-二氨基联苯.经分离、纯化和鉴定,二者阳极均存在优势菌Pseudomonas sp.,但MFC-M阳极还存在优势菌Bacillus sp.,而MFC-I的阳极还存在优势菌Aquamicrobium sp..     

混菌接种条件下微生物燃料电池芯片的产电特性研究

微生物燃料电池(MFC)芯片因具有体积小、运行条件温和、产电稳定等优点而有可能成为一种新型的野外水环境监测系统中传感器供能方式.但目前采用纯菌种及贵重金属阳极构建的MFC芯片,不仅成本较高且纯菌种在复杂环境条件下不易存活和保持稳定.因此,本文通过采用混合菌群接种,以活性炭为阳极,构建了阳极体积为50μL的MFC芯片,发现其稳定运行最大输出电流为3.5μA,平均运行周期为8.0 h,最大输出功率约为160 nW,最大功率密度为10.2 mW·m-2.EIS分析结果表明,MFC芯片的总内阻约为35.6 kΩ,其中,阴阳极内阻占主要部分.本研究制备的MFC芯片产电性能达到了同类采用纯菌株及Au作阳极的MFC芯片的性能,表明采用低成本材料为阳极,接种混合菌液的MFC芯片是完全可行的.     

3号喷气燃料加速老化实验中性能指标变化趋势研究

目的研究作为导弹用涡轮发动机贮存寿命薄弱环节之一的油封燃料的贮存稳定性。方法借鉴国外燃料加速老化试验方法,开展不同状态燃料的加速老化实验。结果掌握了3号喷气燃料加速老化实验中性能指标变化趋势,评价了不同状态的3号喷气燃料的贮存稳定性。结论脱水脱氧喷气燃料的贮存稳定性优于普通喷气燃料,贮存16年后变质仍程度较低。     

阳极内添加阳离子交换树脂提升辊压“三合一”膜电极MFC性能

阳极-隔膜-阴极的"三合一"膜电极结构能够最大程度减小阴阳极间距,提高微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的输出功率.为进一步提高MFC性能,本研究使用非贵金属材料构建了辊压"三合一"膜电极系统,其欧姆内阻降低至3~5Ω.以乙酸钠为底物,MFC的最高功率密度达到446 m W·m-2.向阳极内添加固体小球(如聚苯乙烯球和玻璃微球)可在辊压过程中增加阳极表面和内部的大孔,强化电解液向阴极的传递从而使MFC的功率密度提升10%.添加阳离子交换树脂能够进一步强化阳极内部的质子传递,提高阴极电位,从而将功率密度提升至543 m W·m-2.此外,阳极内添加阳离子交换树脂还可提高电池运行的稳定性和库仑效率.     

流量可调燃气发生器压力闭环模糊控制算法

为了改进流量可调燃气发生器的调节精度,引入燃气发生器压力闭环控制,针对流量可调燃气发生器压力闭环控制特点,在压力闭环中引入了模糊积分控制,此控制算法响应速度快,超调量较小,不同工况及长时间工作下系统仍然有较好的动态特性。      

利用双室微生物燃料电池处理模拟废水的产电特性研究

本实验通过研究电池的启动过程、阳极有机物降解率和阴极Cu2+的去除率,评价了微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的产电和处理废水性能.以模拟糖蜜废水作为阳极基质,模拟电镀废水作阴极电子受体,建立简单的双室微生物燃料电池.结果表明在外电阻为800Ω的情况下,电池得到最大电压417.00 mV,从极化曲线上获得最大输出功率密度44.17mW.m-2,内阻为293Ω.电池在第五周期时,COD去除率也达到最高47.31%.在第四周期内,Cu2+最大的去除率为59.76%.综上所述,MFC在处理有机废水和电镀废水方面具有可行性.     

膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响

目的通过膜法富氧技术提高柴油发动机的高海拔使用性能。方法以卷式富氧膜为富氧气体来源,以发动机自身动力为动力来源,设计出富氧装置制造富氧气体。采用并联进气方式,在发动机进气系统增加旁通管路通过富氧装置为发动机补充富氧气体以提高进气的氧含量。通过高海拔发动机模拟台架和高海拔实装试验考察富氧技术对发动机性能的影响。结果高海拔发动机模拟台架试验结果表明,海拔的增加使发动机的高海拔使用性能明显下降,与平原相比,模拟海拔5000 m时,柴油机功率平均下降43.2%,燃油消耗率平均增加74.0%;使用富氧技术后,发动机的高海拔使用性能回复,在模拟海拔5000 m,柴油机应用富氧装置后功率平均提高9.9%,燃油消耗率平均下降8.4%。唐古拉泵站的柴油发电机高海拔实装表明,使用富氧装置后,平均单位发电量油耗下降8.52%。试验过程中,使用了富氧技术的发动机工作稳定、可靠。结论膜法富氧技术运用于柴油机,可有效提高柴油机的高海拔使用性能。