含油污泥微生物燃料电池处理技术

含油污泥是影响油田及周边环境质量的一大难题,现有资源化方法处理过程复杂、成本高,且存在二次污染风险,微生物燃料电池(MFC)技术能降解污泥中的含油量并产电,简化含油污泥处理流程。为系统考察含油污泥MFC启动过程中石油降解、产电变化规律,构筑了以含油污泥为阳极底物的双室型MFC。通过运行MFC并记录电池4个周期的输出电压、功率密度曲线、极化曲线及阳极膜循环伏安(CV)曲线考察其产电性能;通过检测各周期进出液的化学需氧量(COD)、含油质量浓度考察其降解性能。结果表明:含油污泥MFC启动过程电压先上升后稳定再下降,产电稳定期(第3周期)最大产电压243.35mV、最大电流密度1990.73mA/m~2,对应电流0.60mA;阳极膜CV曲线产电稳定期呈"S"形状,氧化还原峰分别在0mV和-800mV,极限电流密度1000mA/m~2,表明该阳极生物膜具有较强电活性;此外,第3周期阳极液的COD和原油去除率达到最大,分别为83.56%和73.61%,库仑效率为14.34%。由此可见,MFC能有效降解含油污泥中的原油而产电,为含油污泥处理提供了一种新技术。     

微生物燃料电池阳极碳材料对产电性能的影响

为了揭示不同的阳极碳材料对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能的影响,以最大功率,阳极电势和内阻作为评价指标,比较了碳纸、碳毡和碳纤维布3种阳极材料的表面积、厚度和密度对微生物燃料电池性能的影响。结果显示,以盐桥连接的微生物燃料电池以碳材料作为阳极有较好的产电性能,在同等试验条件下,碳纤维布产生的电压峰值最高,为700 mV,且其内阻最小,变化稳定。以密度分别为20、55、200 g.m-2的3种材料碳纸、碳毡、碳纤维布作阳极,产生的最大电功率分别为9.36、12.40和37.09 mW,说明阳极碳材料的密度越大产生最大电功率也就越大。     

生物强化工艺微生物燃料电池产电特性和COD去除效果研究

在研究空气阴极对不同浓度的城市污水处理效果和产电效果的基础上,考察活性污泥法和生物膜代替空气阴极的微生物燃料电池系统的产电效果和最终COD浓度.结果表明:空气阴极、活性污泥阴极、生物膜阴极微生物燃料电池系统的电流密度分别平均为1.13、3.90、4.39 mA/m2.最终出水COD浓度分别为92、65.6、53.5 mg/L.提高微生物密度和复杂度有利于提高微生物燃料电池系统的运行效能.     

利用微生物燃料电池以糖蜜废水为基质产电的研究

应用自行构建的双室微生物燃料电池中温(30℃)处理糖蜜废水进行微生物产电。试验采取批次发酵连续运行100d,监测电压输出变化及挥发性有机酸的种类变化。结果表明:反应器接种启动后的第4天电压输出显著增加至840mV,在随后的80d电压输出稳定变化在800～960 mV。MFC的最大输出功率为230mW.m-3,内阻为85Ω,反应器运行100d后库伦效率为2.95%。在整个产电过程中,乙酸和丙酸是主要的末端发酵产物,且乙酸的产量在运行的前60d占挥发酸总量的66%以上;丙酸含量最高为32.4%。     

处理甜菜加工副产物微生物燃料电池阳极生物膜群落多样性研究

[目的]分析处理甜菜加工副产物微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极生物膜群落多样性。[方法]以不同处理方式下的甜菜渣作为底物,以MFC为研究装置,考察其产电性能,并通过454焦磷酸测序技术分析不同处理MFC中形成阳极群落结构差异,探讨其运行的可行性、稳定性。[结果]不同甜菜渣预处理方式对MFC电能输出有影响,以碱处理和未处理的甜菜渣产生的电压高于酸处理。16S rRNA基因的焦磷酸测序结果显示,3个样品中共有14个门,其中变形菌门为优势门。由聚类分析可知,酸处理与未处理和碱处理的微生物群落构成差异明显。微生物群落中存在多种产酸菌(Paludibacter、Petrimonas以及Spirochaeta等)和产电菌(主要为Geobacter属),它们之间存在种群互养关系。产酸菌能够发酵可溶性糖或者降解纤维素产生有机酸,产电菌可以利用这些有机酸直接产电。[结论]研究证实,甜菜渣不同的处理方式导致阳极群落多样性存在差异,而阳极群落结构的不同影响微生物燃料电池电能的输出。     

微生物燃料电池阳极生物膜微生物群落的PCR-DGGE分析

以养殖废水沼气池沼泥为接种物,构建了乙二胺、三氯化铁改性阳极的无介体单室微生物燃料电池(MFC)体系,均成功实现了连续产电,同时对废水中的污染物也具有很好的去除效果。为了更好地研究微生物燃料电池阳极生物膜的微生物多样性,分别采集了两种MFC阳极生物膜样品,采用PCR-DGGE法研究了一个完整产电周期的启动期(S)、葡萄糖产电稳定期(RG)和养殖废水原水稳定期(RS)的MFC阳极生物膜的微生物群落变化。结果表明,不同时期MFC阳极生物膜的微生物多样性存在明显差异,S-RG、S-RS、RG-RS的微生物群落相似性分别为70.1%、42.0%和50.6%。两种不同阳极富集的生物膜微生物群落相似性仅为48%,这表明不同改性方法所得的阳极对微生物具有选择性作用。对DGGE条带测序和比对发现,不同时期阳极生物膜上优势微生物包括Trichococcus sp.、Thauera sp.、Azoarcus sp.、Azospirillum sp.、Zobellella sp.、Pseudomonas sp.、Aeromonas sp.、Thiobacillus sp.、Desulfovibrio sp.、Thiomonas sp.,其中Pseudomonas sp.、Aeromonas sp.和Desulfovibrio sp.与已报道的相关产电微生物具有较高的序列相似度,这些菌种可能是本MFC体系中的主要产电菌。     

可降解苯酚的产电芽孢杆菌WL027的分离筛选及其产电机制初探

以含苯酚的生活污水为底物构建微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC),从处于稳定期的MFC阳极中分离筛选获得一株可降解苯酚的产电菌WL027。对菌株WL027的生理生化鉴定表明,该菌为蜡样芽孢杆菌。同时,对菌株WL027的产电性和苯酚降解情况进行了初步探讨。结果表明:菌株WL027具有电化学活性,产电期主要集中在菌株生长的稳定期;将菌株WL027接种到MFC中,MFC的最大电压较起始电压增加了179mV,库仑效率为64.25%,苯酚降解率为68.62%;菌株WL027在产电过程中胞内和胞外核黄素质量浓度分别为6.10×10~(-3)和1.32×10~(-2) mg/L;在已处于稳定期的MFC中加入核黄素,电压升高了18mV。猜测菌株WL027可能通过分泌核黄素来促进电子在微生物中传递。     

微生物燃料电池处理畜禽养殖废水研究进展及展望

随着畜禽养殖业向规模化、集约化方向发展,畜禽养殖过程中产生的大量废水成为畜禽养殖场周围环境污染的重要因素。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）作为一种电化学微生物技术,能够在去除废水中有机物的同时产生电能,在处理高浓度畜禽养殖废水方面具有广阔的发展和应用前景。本文介绍了MFC的分类,并从污染物（化学需氧量、氨氮、总磷和抗生素）去除和产电性能两个方面分析MFC在畜禽养殖废水处理领域的研究现状,并拓展性地阐述了新型耦合MFC技术处理畜禽养殖废水的应用前景,最后指出MFC处理畜禽养殖废水存在的问题,并提出未来可行的发展方向,包括放大装置尺寸、开发新型耦合MFC技术、研究参数的交互作用、深入发掘污染物去除机理和电子传递机制。     

UASB+SBR工艺处理乳化剂废水中试研究

[目的]研究乳化剂废水的COD去除效果,为工程项目的设计、调试、运行等工作提供试验依据。[方法]采用UASB+SBR工艺处理乳化剂废水,并探讨了运行过程中出现的问题。[结果]中试稳定运行71 d,在进水COD浓度(最高10 924 mg/L,最低2 880 mg/L,平均5 751 mg/L)波动较大的情况下,UASB的出水COD去除效率维持在70%以上,SBR的出水COD去除率在60%以上,出水能够达标排放。[结论]该组合工艺对乳化剂废水具有较好的处理效果。     

催化铁-生物耦合处理草甘膦废水生物出水的可行性研究

[目的]针对草甘膦生产过程中排出的废水有机物和有机磷浓度高、可生化性差,传统工艺难以达标的问题,进行催化铁还原技术的可行性研究,为现有处理工艺的改造提供参考。[方法]通过摇瓶试验和SBR持续试验,对催化铁还原技术和微生物处理过程耦合处理现有草甘膦废水生物出水COD和磷的去除效果进行研究。[结果]将催化铁还原技术与微生物处理过程耦合能够提高草甘膦农药废水的COD和TP去除效果;耦合的SBR系统在微氧条件下对原厌氧出水的COD和TP去除率分别稳定在80.0%和50.0%以上,正磷酸盐浓度在20.00 mg/L以下。[结论]催化铁-生物耦合为草甘膦废水的处理和改造提供了一种较好的处理方法。     

微生物燃料电池处理奶牛场污水运行效果与产电性能试验研究

为探讨微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)应用于奶牛场污水处理技术的可行性,通过构建双室型和单室型MFC反应装置,以奶牛场污水为阳极反应液,对MFC的产电性能以及污水中主要污染物的降解效果进行研究.结果表明,单室型和双室型MFC均可稳定地产电运行,平均日最大输出电压分别为563.8和390....     

微生物燃料电池对磺胺间甲氧嘧啶的降解研究

为探究微生物燃料电池(Microbial fuel cells, MFCs)对抗生素磺胺间甲氧嘧啶(Sulfamonomethoxine,SMM)的降解效果及MFCs的产电性能,通过构建单室MFCs,比较不同电极材料、菌种种类、抗生素初始浓度以及腐植酸存在条件下MFCs对SMM的降解效果及其产电性能。结果表明:3种阳极材料下MFCs对SMM的降解率及产电性能的高低为碳毡碳纸石墨棒;在SMM初始浓度为10 mg·L~(-1)的条件下,以Shewanella putrefaciens为菌种的MFCs对SMM的降解率达到58.92%,高于Shewanella oneidensis MR-1的降解率46.48%,MFCs的最大输出功率前者比后者约高6.51 mW·m~(-2);随着抗生素初始浓度的增加,SMM的降解效果逐渐减弱,MFCs的电压输出逐渐降低;随着腐植酸浓度增加,SMM的降解率逐渐提高,MFCs的产电性能逐渐增强。研究表明,MFCs可以利用SMM作为燃料,在实现降解的同时输出电能,这为水体环境中磺胺类抗生素的高效低耗处理提供了科学依据。     

微生物燃料电池中产电微生物的研究进展

产电微生物向阳极转移电子的能力是影响微生物燃料电池功率密度的主要内因。文章从电子由细胞内传递至细胞表面,再从细胞表面转移至阳极2个环节介绍了电子传递机制,着重从种类和各自的特点出发全面综述了MFC产电微生物的研究进展,最后提出了产电微生物在MFC系统中进一步的研究方向.     

潜流人工湿地系统中氮去除影响因素研究

对潜流人工湿地系统中基质的类型、植物的种类、对微生物过程产生影响的各因素以及水力停留时间、污染负荷等其他因素进行了分析,探讨了其对潜流湿地系统脱氮过程产生的影响。     

甲酸钠促进厌氧生物降解蔗糖废水的研究

[目的]探讨甲酸钠在促进蔗糖废水厌氧生物处理方面的可行性。[方法]接种污泥取自上海市某污水厂浓缩池,密封一个星期后使用,实验废水采用自配蔗糖废水,实验分为两个阶段：污泥驯化阶段和负荷提高阶段。采用PCR-DGGE技术对各系统中的污泥样品进行微生物多样性分析。[结果]添加甲酸钠可以促进蔗糖废水厌氧生物系统的启动,提高COD去除率以及系统所能承受的容积负荷,且甲酸钠浓度越高,其促进作用越明显;添加甲酸钠可改善污泥沉降性,增加污泥中的微生物浓度,提高污泥活性,从而提高COD去除率;添加甲酸钠会改变污泥中的微生物种群,提高生物多样性,由此也能提高COD去除率。[结论]甲酸钠在促进蔗糖废水厌氧生物处理方面取得良好效果。     

微生物燃料电池研究进展

首先介绍了微生物燃料电池的基本原理,然后从电池结构、产电微生物、电极等方面分析影响电池性能的各参数之间的关系,最后对其发展趋势进行分析和展望。     

3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究

为研究水生植物对富营养化水体的净化效果,选择风车草(Cyperus involucratus,A)、狐尾藻(Myriophylium spicatum,B)和黑三棱(Sparganium stoloniferum,C) 3种水生植物,对其单一、2种和3种不同组合进行水培试验,通过实验室模拟富营养化水体,对总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD) 3个水体富营养化指标进行检测。结果显示,随着处理时间的增加,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率呈递增趋势;至36 d试验结束时,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率,ABC组显著大于AB、AC和BC各组,AB、AC和BC各组显著大于A、B和C各组,ABC组合对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率分别达到98.64%、98.36%和95.49%。AB和BC与AC组之间TN单位去除能力和COD单位去除能力存在显著差异。说明在种植密度相同的条件下,3种不同水生植物组合去除富营养化水体总氮、总磷和化学需氧量的效果高于2种不同水生植物组合,而2种不同水生植物组合比1种水生植物的净化效果更优。结果为水生植物净化营养化水体中富营养成分提供理论参考和应用指导。     

三维电极-电Fenton法处理偶氮染料模拟废水研究

采用负载型活性炭作为填充电极的三维电极-电Fenton法处理甲基橙模拟废水,考察了模拟废水中COD(化学需氧量)和色度去除的影响因素及处理效果。初步探讨了甲基橙降解的机理。结果表明:所制备的几种负载型粒子电极都显示了一定的催化活性,其中负载锰氧化物的粒子电极对模拟废水的降解效果最好。通过单因素试验,确定了最佳试验条件为电压12 V、初始pH值7、Fe2+投加量0.8 mmol/L。在此条件下电解3 h,COD和色度去除率分别为84%和96%。紫外-可见吸收光谱分析结果显示,三维电极-电Fenton法对模拟废水的COD和色度具有很好的降解效果。