铜离子对双室微生物燃料电池电能输出的影响研究

通过分别或同时向阳极室和阴极室添加Cu2+,借助铜在体系中的分布解析,研究了Cu2+对体系内阻及其分布、电能输出、库仑效率等的影响,以期为微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理含铜废水的相关研究提供有益参考.结果表明,阳极添加10 mg·L-1的Cu2+会增大体系阳极反应的活化内阻及总体表观内阻,降低体系的电能输出和库仑效率,而阴极添加500 mg·L-1的Cu2+可显著降低阴极反应的活化内阻及总体表观内阻,提高体系产电效率.铜在体系中分布的研究表明,阳极室Cu2+不会向阴极室迁移扩散;当阴极添加Cu2+时,大部分被还原沉淀,另一部分因浓度梯度透过质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)迁移扩散至阳极室(2.8%),影响产电微生物活性及系统的电能输出,仅有少部分Cu2+残留于阴极上清液中.     

电极活性菌分离过程中微生物群落结构动态特征解析

为探讨培养过程对微生物的选择性作用及电极活性菌在生物膜中的功能地位,采用亨氏厌氧滚管稀释培养技术,以氧化铁为指征,自微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极生物膜中分离电极活性微生物,并对纯菌分离过程中微生物群落结构动态特征进行跟踪监测.结果表明,以乳酸、乙酸和甾体药物生产废水为底物的MFC最高电压分别可达0.57、0.60和0.40 V.种泥以及乳酸、乙酸为底物的阳极膜分离出的优势菌种均为变形杆菌,而甾体废水为底物的阳极膜分离出的优势菌包含变形杆菌、厚壁菌和拟杆菌,种类丰富.经过富集培养最终分离获得2株电极活性菌,16S rDNA测序鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii)和弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii).以乳酸为底物,两株纯菌可分别获得0.10V和0.17 V的最大电压.该研究表明,应用氧化铁为指征的厌氧梯度稀释培养技术可分离到电极活性微生物,但由于分离过程的选择作用,微生物群落结构动态变化特征显著.     

面向排放量化的低速区间机动车比功率分布特性与模型

随着排放建模方法从基于行驶周期和平均速度演变为基于VSP(Vehicle Specific Power)参数,利用VSP分布刻画交通状态成为最新的研究需求.近期研究中,针对城市快速路上大于20 km·h-1的速度区间建立了基于平均行程速度的VSP分布数学模型,却未对低速区间的VSP分布特征作深入研究.基于北京快速路大量逐秒浮动车数据,研究0～20 km·h-1的VSP分布与平均行程速度的关系.通过分析大量逐秒浮动数据的VSP分布与平均速度间关系,发现VSP分布与平均行程速度具有规律性:各VSP分布的峰值出现在VSP Bin=0处,且随速度的增加单调递减.因此,针对VSP分布的正、负区间以及VSP Bin=0处分别建立数学模型,并利用该模型进行机动车油耗/排放测算.对比分析油耗/排放的预测值和实测值得出,所建立的VSP分布模型可以有效用于机动车油耗/排放测算.     

重载柴油机采用非SCR和DPF实现国Ⅳ排放研究

在1台电控高压共轨重载柴油机上采用柴油/甲醇二元燃料(DMDF)燃烧方式,后处理采用氧化催化转化器(DOC)紧耦合微粒氧化催化器(POC),对其排放特性开展了试验研究.结果表明:DMDF模式可以同时减少NOx和炭烟排放,且随着甲醇掺烧比例的增加降低效果更加显著;在80%负荷时当甲醇掺烧比例为50%时,NOx和炭烟排放分别减少了25.3%和69.3%;DOC+POC对HC、CO和甲醛排放的催化效率均超过了98%,优于原机水平;经ETC、ESC和ELR检测,柴油机采用DMDF模式结合后处理器DOC+POC可满足国Ⅳ排放要求.     

混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.     

环境容量与燃油动力机动车数量关系研究

随着城市建设的发展,经济的繁荣,城市燃油动力机动车数量急剧增加,燃油动力机动车尾气的排放量也迅猛增加,使得城市居民的生活环境恶化。对沈阳市在一定环境质量标准下的环境容量进行了计算,并估算出沈阳市可承载的燃油动力机动车数量,为沈阳市控制燃油动力机动车保有量提供一定的依据。通过研究,建立城市发展、交通发展与环境保护的关系,进一步促进城市的可持续发展。     

接种单一/混合污泥对厌氧氨氧化反应器快速启动的影响

在两组SBR反应器R0、R1中分别接种单一类型反硝化颗粒污泥和反硝化颗粒污泥与好氧硝化污泥的混合污泥(体积比为2∶1)来启动厌氧氨氧化,旨在探求不同接种污泥对厌氧氨氧化反应器快速启动的影响.结果表明,R0用时64 d成功启动厌氧氨氧化,总氮去除负荷为0.26 kg·(m~3·d)~(-1),R1用时47 d,总氮去除负荷为0.30 kg·(m~3·d)~(-1),比R0缩短了17 d;在富集培养阶段,R1中红色污泥大量出现,系统厌氧氨氧化特征比R0更加明显;反应器启动成功后,R0的化学计量比为1.20和0.34,R1的化学计量比为1.26和0.21,比R0更接近理论值1.32和0.26,R0中污泥的MLSS和MLVSS分别恢复到初始种泥的51%(4.2 g·L~(-1))和38%(2.3 g·L~(-1)),R1中污泥的MLSS和MLVSS分别恢复到初始种泥的54%(4.4 g·L~(-1))和42%(2.6 g·L~(-1)),高于R0,可以推测,R1驯化过程中厌氧氨氧化菌(AnAOB)增殖速率比R0更快.采用混合污泥作为接种污泥能够加速厌氧氨氧化的启动进程,且启动成功之后系统的脱氮性能更加稳定.     

湿地型微生物燃料电池运行实验研究

为了探究湿地植物、电极间距对湿地型生物燃料产电及污水净化效能的影响,本文选用鸢尾、绿萝、富贵竹和观音竹4种湿地植物构建湿地型生物燃料电池与相同结构无种植湿地植物的燃料电池进行对照.结果表明,有植物的微生物燃料电池的产电性能优于无植物的微生物燃料电池;4种植物微生物燃料电池功率密度由高到低的顺序依次为:鸢尾绿萝富贵竹观音竹.相同绿萝植物的湿地型微生物燃料电池在不同的电极间距下的产电性能不同,间距越小输出电压和功率密度越大.当电极距离为10 cm时,最大功率密度达2.55 W·m~(-3),比20 cm和30 cm分别高约30%和50%.4种湿地植物的湿地型微生物燃料电池对COD的去除率均达80%以上,COD去除效率由高到低的顺序依次为:鸢尾富贵竹观音竹绿萝.     

微生物燃料电池浸取废旧锂电池的影响因素分析

将MFC的阴极还原能力应用于废旧锂电池正极材料LiCoO_2的还原浸取.构建了以弱酸中LiCoO_2作为化学阴极电子受体的双室MFC,探讨了MFC阴极浸取还原LiCoO_2的可行性,并研究了浸取还原过程中阴极液pH、离子强度、固液比等因素对MFC的产电性能与LiCoO_2浸取效果的影响.实验结果表明:MFC阴极还原LiCoO_2使得固相中Co(III)被还原为液相中Co(II)是可行的,MFC能够持续地输出电压,且MFC优于弱酸浸取效果.阴极液pH值越低,MFC的产电性能和LiCoO_2的浸取效果越明显,阴极液pH为1.0时,MFC的最大输出电压为600 m V,60 h时浸取率达到86.5%;随着阴极液中KCl浓度和固液比(S/L)的增加,MFC输出电压和浸取效率也越高;对影响MFC的影响因素分析讨论得出,阴极液pH值是LiCoO_2还原过程中重要影响因素,因此,在后续的实验设计中要重点考虑pH的影响.     

非离子型表面活性剂强化混合菌降解间二甲苯的性能研究

从焦化废水厂的活性污泥中筛选间二甲苯混合降解菌,并研究非离子型表面活性剂吐温80(C_(64)H_(124)O_(26))对混合菌降解间二甲苯的强化作用.研究结果表明:驯化后的间二甲苯混合降解菌以产黄杆菌属(Rhodanobacter sp.)为主,占比41.2%;仅存在吐温80作为单一碳源时,高浓度的吐温80对混合降解菌没有明显的抑制作用;吐温80与间二甲苯共存时,当吐温80浓度为2 CMC,反应72 h后间二甲苯的降解率达到最高,为76%;提前12 h(较混合降解菌)投加浓度为2 CMC的吐温80,最利于菌种的生长繁殖及间二甲苯的降解.