CW-MFC對難降解有機物的去除特性及同步產(chǎn)電研究.pdf

1、本研究在垂直流人工濕地的基礎(chǔ)上構(gòu)建單室空氣陰極微生物燃料電池，形成了一種新型的污水處理裝置——人工濕地型微生物燃料電池(CW-MFC)。選取偶氮染料活性艷紅X-3B作為目標污染物，并將由其配制而成的人工模擬染料廢水作為底物，采用連續(xù)進水方式運行CW-MFC。分別從陰極面積、雙陽極構(gòu)造和外接電阻三個方面研究CW-MFC去除難降解有機物及同步產(chǎn)電的性能及影響，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　設(shè)置陰極面積不同的5組CW-MFC為研究對象，

2、研究不同陰極面積對CW-MFC的產(chǎn)電性能、X-3B去除效果和微生物群落的影響。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)增加陰極面積，增加了陰極反應位點，改善了陰極極化現(xiàn)象和陽極層微生物的生長環(huán)境，從而提高了CW-MFC的產(chǎn)電性能和X-3B的去除效果，電流不斷增加，內(nèi)阻不斷減小，最大功率密度和X-3B脫色率均增加至最大值。但是當陰極面積進一步增加時，陽極極化現(xiàn)象加劇，陽極層電子供需不平衡，導致最大功率密度和X-3B脫色率逐漸減小，陽極成為阻礙CW-MFC性

3、能提升的限制性因素。陰極面積增加，陰極層全細菌密度不斷增加，陽極層全細菌密度不斷增加，其中產(chǎn)電菌密度不斷增加，產(chǎn)甲烷菌密度逐漸減小。
　　設(shè)置單陽極CW-MFC和雙陽極CW-MFC為研究對象，分別研究不同進水X-3B濃度和不同HRT條件下CW-MFC的運行情況，并對雙陽極CW-MFC中X-3B的降解中間產(chǎn)物和微生物群落進行檢測，全面分析雙陽極構(gòu)造對CW-MFC產(chǎn)電、去除X-3B及微生物群落的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當進水X-3B濃度增加時

4、，CW-MFC產(chǎn)電性能和X-3B去除效果隨之下降，且雙陽極CW-MFC的產(chǎn)電性能和X-3B去除效果優(yōu)于單陽極CW-MFC，在應對有機負荷增加時表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。當HRT減小時，CW-MFC產(chǎn)電性能和X-3B去除效果也隨之下降，且雙陽極CW-MFC的產(chǎn)電性能和X-3B去除效果仍優(yōu)于單陽極CW-MFC，在應對沖擊負荷增強時也表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性。X-3B在雙陽極CW-MFC的去除過程中，大量共軛體系n-π鍵在底部基質(zhì)層和下陽極層被破壞，

5、少量共軛體系n-π鍵在上陽極層被破壞，并產(chǎn)生含有苯環(huán)、三嗪基和萘環(huán)等官能團的中間產(chǎn)物，主要為苯胺、酯類和烴類等。在雙陽極CW-MFC中，由于共基質(zhì)的逐層消耗，導致產(chǎn)甲烷菌在上陽極層占優(yōu)，產(chǎn)電菌在下陽極層占優(yōu)，且上陽極層全細菌密度小于下陽極層全細菌密度。
　　設(shè)置外接電阻分別為200、600和1000Ω的CW-MFC為研究對象，同時設(shè)置開路CW-MFC作為對照組，研究不同外接電阻對CW-MFC的產(chǎn)電性能、X-3B去除效果和微生物群落