耦合生物阴极SND的MLMB-MFC的构建与运行

为有效提高脱氮效率、降低微生物燃料电池运行成本,设计了一种新型多通道折流板无膜微生物燃料电池(MLMB-MFC)。该系统耦合生物阴极同步硝化反硝化(SND),实现产电的同时脱氮除碳。分别考察了系统的启动和运行情况,研究了不同阴极溶解氧(DO)和不同进水碳氮比(C/N)对MLMB-MFC的产电性能和SND效果的影响。经5 d启动运行后,平均功率密度达42.65 mW·m^-3,稳定运行后的最大功率密度(PM)为94.22 mW·m^-3,有机物去除率为96.6%。阴极DO浓度为4.90~5.23 mg·L^-1、阳极基质C/N比为4时,总氮(TN)的去除率为27.9%,SND率为48.7%,表明该系统的生物阴极能较好地耦合硝化反应、异养反硝化反应和自养反硝化反应于一体,从而达到脱氮目的。

电化学产电菌的分离及性能评价

利用兼性滚管法分离了折流板空气阴极微生物燃料电池(BAFMFC)A、B两格室的阳极生物膜,共获得19株纯菌.将菌株投加至无菌立方型反应器中,检验其产电特性.利用交流阻抗法测量各纯菌电池的内阻,结果显示38个电池的欧姆内阻为25Ω±5Ω,说明了各电池的产电差异来源于菌株本身的活性.其他运行条件均保持不变,在1000Ω外阻下,7株纯菌电池的输出电压在200mV以上.其中,A格室产电活性最高的菌株(A2)产生的最大电压为328mV,输出的最大功率密度为165.1mW/m2,B格室产电活性最高的菌株(B1)最大电压为241mV,最大功率密度为214.4mW/m2.原子力显微镜和脂肪酸快速鉴定表明,A2为肠杆菌科的杆菌,B1为厚壁菌门的芽孢杆菌.

ABR/MFC/MEC处理粪便黑水的启动与同步脱氮除碳

为探究耦合微生物电化学系统对于粪便黑水的同步脱氮除碳过程,考察了厌氧折流板反应器(ABR)、微生物燃料电池(MFC)以及微生物电解池(MEC)等三个反应器的独立启动过程以及耦合(AMM)反应器的同步脱氮除碳效果。采用间歇增加COD的方式ABR反应器能快速启动,COD去除率可达81.2%,对氨氮的最大去除率能达到50.0%。在启动过程中,双室型MFC阴极充入氧气可很大程度上提高输出电压。维持曝气量为500 m L/min时,对COD和氨氮的去除率可分别达到90.0%和95.6%。MEC启动结果表明,电压为0.5 V时COD降解率为86.4%,随着外加电压的增大,对氨氮的去除效果逐渐提高,外加电压为0.7 V时去除率可达到65.0%。对于AMM反应器而言,其效果均优于三个独立系统,出水COD和氨氮浓度可分别维持在50和28 mg/L以下。