氨氧化微生物燃料電池除氨產(chǎn)電性能及機(jī)理研究.pdf

1、微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是利用微生物發(fā)電的一種技術(shù)，可將蘊(yùn)含于廢水中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)同步治污產(chǎn)電。2013年，我國(guó)工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的氨氮排放量達(dá)245.7萬噸，對(duì)水環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。研制氨氧化微生物燃料電池，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水除氨和生物發(fā)電，這不僅符合我國(guó)“節(jié)能減排”的環(huán)保政策，也符合廢水脫氮技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　本文創(chuàng)建好氧氨氧化微生物燃料電池(Aerobic ammonia

2、-oxidizing MFC，AAO-MFC)和厭氧氨氧化微生物燃料電池(Anaerobic ammonia-oxidizing MFC，ANAMMOX-MFC)，深入研究了AAO-MFC和ANAMMOX-MFC的除氨產(chǎn)電性能和工作機(jī)理，主要結(jié)果如下:
　　1、創(chuàng)建AAO-MFC，以硝化基質(zhì)、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的添加-應(yīng)答試驗(yàn)，研究了這些物質(zhì)對(duì)AAO-MFC的影響，揭示了AAO-MFC的工作機(jī)理。
　　以氨氧化菌富集培養(yǎng)物為

3、菌種，創(chuàng)建AAO-MFC，成功實(shí)現(xiàn)了同步除氨產(chǎn)電。試驗(yàn)證明，除硝化基質(zhì)氨外，中間產(chǎn)物（羥胺、亞硝酸鹽）亦可作為燃料產(chǎn)電，低劑量NH2OH和NO2-對(duì)AAO-MFC產(chǎn)電呈刺激效應(yīng)，但高劑量NH2OH和NO2-對(duì)AAO-MFC產(chǎn)電呈抑制效應(yīng);最終產(chǎn)物NO3-對(duì)AAO-MFC也呈抑制效應(yīng)。AAO-MFC的工作機(jī)制為:先由氨氧化菌將NH4+被氧化成NO2-;再由陽極液中的NO2-與陰極液中的K2MnO4構(gòu)成化學(xué)電池輸出電流，換言之，AAO-MF

4、C產(chǎn)電并非只是人們所預(yù)期的生物作用，而是生物反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合作用。
　　2、創(chuàng)建ANAMMOX-MFC，研究了陽極電勢(shì)對(duì)ANAMMOX-MFC的影響，揭示了ANAMMOX-MFC的微生物學(xué)機(jī)理。
　　以厭氧氨氧化菌富集培養(yǎng)物為菌種，創(chuàng)建ANAMMOX-MFC，成功實(shí)現(xiàn)了同步脫氮產(chǎn)電，總氮去除速率為0.913±0.027 kgN m-3d-1，最大輸出功率密度為2.54mW/m2。陽極電勢(shì)不顯著影響ANAMMOX-MFC的