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Electricity generation during wastewater treatment by a microbial fuel cell coupled with constructed wetland 被引量:13
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作者 李先宁 宋海亮 +1 位作者 项文力 吴磊 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2012年第2期175-178,共4页
A membrane-less constructed wetland microbial fuel cell (CW-MFC) is constructed and operated under continuous flow with a hydraulic retention time (HRT) of 2 d. Fed with glucose, the CW-MFC generates a stable curr... A membrane-less constructed wetland microbial fuel cell (CW-MFC) is constructed and operated under continuous flow with a hydraulic retention time (HRT) of 2 d. Fed with glucose, the CW-MFC generates a stable current density of over 2 A/m3 with a resistor of 1 kΩ and has a chemical oxygen demand (COD) removal efficiency of more than 90% after the startup of 2 to 3 d. A series of systems with the electrode spacings of 10, 20, 30 and 40 cm are compared. It is found that the container with the electrode spacing of 20 cm gains the highest voltage of 560 mV, the highest power density of 0. 149 W/m 3, and the highest Coulombic efficiency of 0.313%. It also has the highest COD removal efficiency of 94. 9%. In addition, the dissolved oxygen (DO) concentrations are observed as the lowest level in the middle of all the CW-MFC reactors. The results show that the more COD is removed, the greater power is generated, and the relatively higher Coulombic efficiency will be achieved. The present study indicates that the CW-MFC process can be used as a cost-effective and environmentally friendly wastewater treatment with simultaneous power generation. 展开更多
关键词 constructed wetland microbial fuel cell wastewater treatment electricity generation electrode spacing
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黄铁矿基MFC-CW耦合系统反硝化动力学研究
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作者 张倩倩 鲁汭 +3 位作者 安恒 卢欣怡 吴振斌 肖恩荣 《水生生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1214-1224,共11页
研究比较了黄铁矿基双阳极MFC-CW在不同碳氮比(0和2.5)及初始硝酸盐浓度(7、14和28 mg/L)条件下上阳极和下阳极的反硝化速率,以及对不同阶段硝酸盐还原反应动力学的模拟,从动力学角度揭示系统自养-异养协同反硝化机理。结果显示:不同碳... 研究比较了黄铁矿基双阳极MFC-CW在不同碳氮比(0和2.5)及初始硝酸盐浓度(7、14和28 mg/L)条件下上阳极和下阳极的反硝化速率,以及对不同阶段硝酸盐还原反应动力学的模拟,从动力学角度揭示系统自养-异养协同反硝化机理。结果显示:不同碳氮比下系统两阳极硝酸盐还原效果差异不大,而亚硝酸盐累积、硫酸盐生成的差别较大,两阳极处微生物群落组成相似,优势菌属的相对丰度受C/N、阳极位置影响较大;两阳极处的硝酸盐还原动力学均属于一级反应,且C/N=0时反硝化速率常数(0.0087、0.0045和0.0188/h)均小于C/N=2.5(0.0151、0.0071和0.0798/h;以上阳极为例);MFC-CW系统的反硝化动力学更符合Monod-CSTR模型,且在停留时间较长时取得更好的拟合效果,随着停留时间的增加,C/N=0时系统的反硝速率增加,C/N=2.5时系统的反硝化速率在一定范围内波动[0.6662—0.7744 g/(m^(2)·d)]。实验结果可为黄铁矿基MFC-CW的实际工程应用提供理论指导。 展开更多
关键词 黄铁矿 低碳氮比污水 微生物燃料电池耦合人工湿地 反硝化动力学 混养反硝化
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Performance of different macrophytes in the decontamination of and electricity generation from swine wastewater via an integrated constructed wetland-microbial fuel cell process 被引量:13
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作者 Feng Liu Lei Sun +4 位作者 Jinbao Wan Liang Shen Yanhong Yu Lingling Hu Ying Zhou 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期252-263,共12页
Plants constitute a major element of constructed wetlands(CWs).In this study,a coupled system comprising an integrated vertical flow CW(IVCW) and a microbial fuel cell(MFC) for swine wastewater tre atment was develope... Plants constitute a major element of constructed wetlands(CWs).In this study,a coupled system comprising an integrated vertical flow CW(IVCW) and a microbial fuel cell(MFC) for swine wastewater tre atment was developed to research the effects of macrophytes commonly employed in CWs,Canna indica,Acorus calamus,and Ipomoea aquatica,on decontamination and electricity production in the system.Because of the different root types and amounts of oxygen released by the roots,the rates of chemical oxygen demand(COD) and ammonium nitrogen(NH4^+-N) removal from the swine wastewater differed as well.In the unplanted,Canna indica,Acorus calamus,and Ipomoea aquatica systems,the COD removal rates were 80.20%,88.07%,84.70%,and 82.20%,respectively,and the NH4+-N removal rates were 49.96%,75.02%,70.25%,and 68.47%,respectively.The decontamination capability of the Canna indica system was better than those of the other systems.The average output voltages were 520±42,715±20,660±27,and 752±26 mV for the unplanted,Canna indica,Acorus calamus,and Ipomoea aquatica systems,respectively,and the maximum power densities were 0.2230,0.4136,0.3614,and0.4964 W/m^3,respectively.Ipomoea aquatica had the largest effect on bioelectricity generation promotion.In addition,electrochemically active bacteria,Geobacter and Desulfuromonas,were detected in the anodic biofilm by high-throughput sequencing analysis,and Comamonas(Proteobacteria),which is widely found in MFCs,was also detected in the anodic biofilm.These results confirmed the important role of plants in IVCW-MFCs. 展开更多
关键词 Integrated vertical flow constructed wetland microbial fuel cell SWINE wastewater Dissolved oxygen(DO)
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Relationship between electrogenic performance and physiological change of four wetland plants in constructed wetland-microbial fuel cells during non-growing seasons 被引量:7
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作者 Yin Zhou Dong Xu +6 位作者 Enrong Xiao Dan Xu Peng Xu Xia Zhang Qiaohong Zhou Feng He Zhenbin Wu 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第8期54-62,共9页
To find suitable wetland plants for constructed wetland-microbial fuel cells(CW-MFCs),four commonly used wetland plants, including Canna indica, Cyperus alternifolius L., Acorus calamus, and Arundo donax, were inves... To find suitable wetland plants for constructed wetland-microbial fuel cells(CW-MFCs),four commonly used wetland plants, including Canna indica, Cyperus alternifolius L., Acorus calamus, and Arundo donax, were investigated for their electrogenic performance and physiological changes during non-growing seasons. The maximum power output of12.82 mW/m^2 was achieved in the A. donax CW-MFC only when root exudates were being released. The results also showed that use of an additional carbon source could remarkably improve the performance of electricity generation in the C. indica and A. donax CW-MFCs at relatively low temperatures(2–15°C). However, A. calamus withered before the end of the experiment, whereas the other three plants survived the winter safely, although their relative growth rate values and the maximum quantum yield of PSII(Fv/Fm) significantly declined, and free proline and malondialdehyde significantly accumulated in their leaves.On the basis of correlation analysis, temperature had a greater effect on plant physiology than voltage. The results offer a valuable reference for plant selection for CW-MFCs. 展开更多
关键词 wetland plants microbial fuel cells Physiological changes Power production
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微生物燃料电池处理畜禽养殖废水研究进展及展望 被引量:2
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作者 刘壮壮 李同 +6 位作者 刘崇涛 宋建超 李洋洋 陶秀萍 尚斌 张万通 蔡阳扬 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期344-359,共16页
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... 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。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 畜禽养殖 废水 污染物去除 产电性能 技术耦合
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人工湿地-微生物燃料电池中电极研究进展 被引量:1
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作者 吴同喜 张环林 +4 位作者 欧阳军胜 张军 何厚柱 杜致远 彭小明 《华东交通大学学报》 2024年第1期120-126,共7页
【目的】近年来,人工湿地(CW)与微生物燃料电池(MFC)相耦合,形成了一种新型的生物电化学系统——人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC),具有出色的污染物降解和生物发电性能。本文旨在总结电极的特性和应用,介绍不同电极材料对系统的影响,... 【目的】近年来,人工湿地(CW)与微生物燃料电池(MFC)相耦合,形成了一种新型的生物电化学系统——人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC),具有出色的污染物降解和生物发电性能。本文旨在总结电极的特性和应用,介绍不同电极材料对系统的影响,最后对其未来的研究方向提出展望。【方法】结合国内外最新的研究成果。【结果】总结了电极的功能特性和应用,介绍了不同电极材料在废水处理过程中的性能差异以及对发电效率的影响,并对其未来的研究方向提出了展望,为CW-MFC的技术发展作进一步参考。【结论】CW-MFC是一种具有广泛应用前景的生物电化学系统。未来研究方向包括优化电极材料、提高系统运行效率、降低成本等方面。同时,还需要加强在实际应用中的研究,以推动该技术在环境保护和能源领域的应用。 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 电极 污水处理
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Effect of wetland plant fermentation broth on nitrogen removal and bioenergy generation in constructed wetland-microbial fuel cells
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作者 Yiting Chen Jun Yan +3 位作者 Mengli Chen Fucheng Guo Tao Liu Yi Chen 《Frontiers of Environmental Science & Engineering》 SCIE EI CSCD 2022年第12期89-100,共12页
Constructed wetlands(CWs)are widely used as a tertiary treatment technology,and the addition of carbon sources can significantly improve advanced nitrogen removal.However,excessive carbon sources would lead to an incr... Constructed wetlands(CWs)are widely used as a tertiary treatment technology,and the addition of carbon sources can significantly improve advanced nitrogen removal.However,excessive carbon sources would lead to an increase in the effluent chemical oxygen demand in CWs,and microbial fuel cells(MFCs)can convert these into electricity.In this study,constructed wetland-microbial fuel cells(CW-MFCs)were built to achieve simultaneous nitrogen removal and electricity generation,using wetland plant litter fermentation broths as carbon sources.The total nitrogen removal in the groups with fermentation broth addition(FGs)reached 83.33%,which was 19.64%higher than that in the CG(group without fermentation broth),and the mean voltages in the FGs were at least 2.6 times higher than that of the CG.Furthermore,two main components of the fermentation broths,acetic acid(Ac)and humic acid(HA),were identified using a three-dimensional excitation emission matrix and gas chromatograph and added to CW-MFCs to explore the influence mechanism on the treatment performance.Denitrification and electrogenesis presented the same tendency:Ac&HA>Ac>CG’(groups without Ac and HA).These results indicate that Ac and HA increased the abundance of functional genes associated with nitrogen metabolism and electron transfer.This study demonstrated that CW-MFC fermentation broth addition can be a potential strategy for the disposal of secondary effluent and bioelectricity generation. 展开更多
关键词 constructed wetland microbial fuel cell Nitrogen removal Bioenergy generation Carbon source
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LDH改性电极强化CW-MFC耦合系统深度处理污水研究
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作者 张静 李玉霞 刘玉香 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期123-129,共7页
构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统,探究了层状双氢氧化物(LDH)材料改性电极对CW-MFC系统运行性能及其微生物群落结构的影响。结果表明,LDH材料的结构及其中的Fe、Ni元素显著影响电极生物膜中的微生物群落结构及与脱碳除... 构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统,探究了层状双氢氧化物(LDH)材料改性电极对CW-MFC系统运行性能及其微生物群落结构的影响。结果表明,LDH材料的结构及其中的Fe、Ni元素显著影响电极生物膜中的微生物群落结构及与脱碳除氮相关的功能微生物数量,聚苯胺(PANI)的添加增强了LDH的电导率,这些因素共同作用改善了系统的污染物去除性能和产电性能。其中,阴阳极均用FeNi-LDH/PANI改性的反应器的性能最好,其COD、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的去除率分别为95.68%、96.72%和95.32%,出水水质可达到地表水Ⅱ类标准;该系统稳定运行期间的平均输出电压为108.96 mV,最大功率密度可达到1.99 W/m^(3)。 展开更多
关键词 层状双氢氧化物 人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC) 电极改性 脱碳除氮 生物电输出 微生物群落组成
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CW-MFC耦合系统的研究进展
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作者 邓邦骏 邱进 +4 位作者 邱俊 钟生 陈兴华 黄学平 胡良 《河南化工》 CAS 2024年第4期21-28,共8页
简述了CW-MFC的基本构造及工作原理,综述了湿地植物、电极材料、微生物、基质及隔离层等组成因素对CW-MFC系统性能的影响。总结了在不同操作条件下对CW-MFC系统运行的影响。最后分析了当前CW-MFC系统存在的问题,讨论了该技术未来的发展... 简述了CW-MFC的基本构造及工作原理,综述了湿地植物、电极材料、微生物、基质及隔离层等组成因素对CW-MFC系统性能的影响。总结了在不同操作条件下对CW-MFC系统运行的影响。最后分析了当前CW-MFC系统存在的问题,讨论了该技术未来的发展前景与方向。 展开更多
关键词 人工湿地-微生物燃料电池 废水处理 产电 微生物 电极材料
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复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化
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作者 张晨晨 余倩 +3 位作者 袁树堂 朱玲 杨琳 陈晨 《工业催化》 CAS 2024年第3期80-85,共6页
人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究... 人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。 展开更多
关键词 环境保护工程 人工湿地-微生物燃料电池 去除污染物性能 产电性能
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CW-MFC系统启动过程中溶解有机物的荧光光谱解析
11
作者 杨厚云 何鑫 +4 位作者 王华元 黄显怀 余丽 朱志伟 李卫华 《安徽农业大学学报》 CAS CSCD 2024年第3期458-464,共7页
为判断CW-MFC反应器运行状态提供一种简单且快速的监测方法,利用三维荧光光谱法研究人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)启动过程中溶解性有机物(DOM)的光谱特征。结果显示CW-MFC反应器启动阶段的循环进水周期内类蛋白质峰荧光逐... 为判断CW-MFC反应器运行状态提供一种简单且快速的监测方法,利用三维荧光光谱法研究人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)启动过程中溶解性有机物(DOM)的光谱特征。结果显示CW-MFC反应器启动阶段的循环进水周期内类蛋白质峰荧光逐渐变弱,说明反应器内部微生物有较好的活性,而类腐殖质和类富里酸峰荧光呈现逐渐增强的趋势。同时,随着驯化时间的推移,在连续流进水周期内系统的输出电压基本维持在300 mV左右,COD、NH_(4)^(+)-N、TP的平均去除率也逐渐趋于稳定,分别为82.66%±4.47%、73.52%±6.95%和55.42%±8.59%。并通过比较反应器的出水中DOM组分荧光强度得分值,发现从启动到稳定运行的过程中反应器内部微生物的活性和代谢逐渐稳定,说明利用三维荧光光谱技术判断反应器是否运行稳定具有可行性。 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 溶解有机物 荧光光谱 平行因子分析
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氢电耦合关键技术研究及工程示范
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作者 李建林 孙浩元 +1 位作者 曾飞 袁晓冬 《北方工业大学学报》 2024年第2期77-87,共11页
氢能零碳动力产业园氢电深度耦合创新示范工程一期建设的正式投运,有效提升了氢电系统耦合度,较好地改善了由可再生能源发电与负荷需求不匹配而导致的系统电热响应不佳的问题并充分发挥了氢电耦合系统在调频、调峰、应急响应等场景中的... 氢能零碳动力产业园氢电深度耦合创新示范工程一期建设的正式投运,有效提升了氢电系统耦合度,较好地改善了由可再生能源发电与负荷需求不匹配而导致的系统电热响应不佳的问题并充分发挥了氢电耦合系统在调频、调峰、应急响应等场景中的关键作用。依托工程一期建设的具体实践,本文首先介绍了该示范工程的建设背景及其核心子系统;随后对一期建设中所采用的混合电解槽协同制氢与容量配置方案、计及性能最优的质子交换膜燃料电池系统装置级控制策略进行了介绍;最后对工程一期建设进行总结并从加强系统中相关核心设备的研制与开发、加强氢电耦合全系统下的热电联供集成控制策略研究以及加强氢电耦合系统参与电力系统辅助服务研究等方面,深入探讨了示范工程后续建设应亟待攻关的重难点。 展开更多
关键词 氢储能 混合电解槽制氢 燃料电池性能控制 氢电耦合系统规划建设
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电刺激微生物调控人工湿地中CH_(4)和N_(2)O气体排放研究 被引量:2
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作者 肖东彩 薛鸿普 梁杨杨 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1527-1532,共6页
人工湿地(CW)是温室气体(GHGs)产生及排放的重要源头,以微生物燃料电池(MFC)为基础调控CW中GHGs(包括CH_(4)和N_(2)O)的排放是一种新的思路。通过搭建升流式人工湿地(UCW)型MFC(UCW-MFC),分析了有无菖蒲(开闭路)和不同共基质浓度对产电... 人工湿地(CW)是温室气体(GHGs)产生及排放的重要源头,以微生物燃料电池(MFC)为基础调控CW中GHGs(包括CH_(4)和N_(2)O)的排放是一种新的思路。通过搭建升流式人工湿地(UCW)型MFC(UCW-MFC),分析了有无菖蒲(开闭路)和不同共基质浓度对产电性能及CH_(4)和N_(2)O排放的影响。结果表明:系统闭路条件下,有菖蒲比无菖蒲的功率密度提高了0.86 W/m^(3),而CH_(4)和N_(2)O排放通量分别增加约0.18 mg/(m^(2)·h)和31.67μg/(m^(2)·h),这说明菖蒲增加了GHGs的排放;高通量测序表明产生GHGs和产电的主要微生物包括变形菌属(Proteobacteria)、厚壁菌属(Firmicutes)、不动杆菌属(Acinetobacter)、拟杆菌属(Bacteroidetes)、地杆菌属(Geobacter)、甲烷丝状菌属(Methanothrix)及硝化螺旋菌属(Nitrospira)等。 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 温室气体 高通量测序
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三种挺水植物对CW-MFC耦合系统脱氮及产电性能的影响 被引量:3
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作者 许丹 黄铭意 +4 位作者 韩胡威 欧阳言荣 郭亚丹 肖恩荣 吴振斌 《水生生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1148-1156,共9页
为探究不同植物类型对人工湿地微生物燃料电池系统(CW-MFC)耦合系统脱氮和产电性能的影响及机制,分别以芦苇(reed)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)构建3组CW-MFC小试系统,依次标记为CM-R、CM-L及CM-C。结果显示:(1)C... 为探究不同植物类型对人工湿地微生物燃料电池系统(CW-MFC)耦合系统脱氮和产电性能的影响及机制,分别以芦苇(reed)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)构建3组CW-MFC小试系统,依次标记为CM-R、CM-L及CM-C。结果显示:(1)CW-MFC耦合系统的输出电压和功率密度呈现CM-L>CMC>CM-R;(2)CM-R耦合系统的NH_(4)^(+)-N和TN去除率[(76.8±9.9)%;(54.2±8.2)%]显著高于CM-L[(61.2±8.0)%;(43.1±6.5)%]高于CM-C[(58.9±9.5)%;(42.0±9.8)%],P<0.01;(3)植物生长速率整体表现为CM-R>CM-C>CM-L,并且千屈菜(CM-L)的叶片中MDA含量最高,代表其受损害程度可能较高;(4)地杆菌属(Geobacter)作为典型的产电菌属,在3个耦合系统中均具有较高丰度(4.45%—7.64%),并且其相对丰度大小与输出电压和功率密度大小变化趋势一致,此外,CM-R中不动杆菌属(Acinetobacter)和黄杆菌属(Flavobacterium)的相对丰度分别为21.10%和14.37%,显著高于其他两个系统(CM-L:0.33%和0.10%;CM-C:0.75%和0.07%),是CM-R中主要的脱氮菌属;(5)结合FAPROTAX预测结果可知,共检测出包括化能异养、好氧化能异养、铁呼吸、硝酸盐还原和氮呼吸等在内的47组功能群组,同时结果还表明CM-R耦合系统的功能群组与其他两个系统差异较大,其中化能异氧和好氧化能异养功能群组在CM-R中占比较高。该结果有助于加强植物对人工湿地微生物燃料电池耦合系统产电和脱氮性能影响的认识。 展开更多
关键词 植物 人工湿地 微生物燃料电池 脱氮 产电
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MDC和MEC及其耦合系统在水处理应用的研究进展
15
作者 李广 周铁 +1 位作者 余运湧 李星雨 《煤炭与化工》 CAS 2023年第1期152-155,共4页
为了处理废水,介绍了微生物脱盐燃料电池和微生物电解电池的起源、原理并结合国内外研究对其各自在废水处理方面的应用。提出了一种无需外加电源辅助的新工艺—MDC-MEC耦合系统,结合以上二者的原理为此耦合系统运行提供一定理论基础,此... 为了处理废水,介绍了微生物脱盐燃料电池和微生物电解电池的起源、原理并结合国内外研究对其各自在废水处理方面的应用。提出了一种无需外加电源辅助的新工艺—MDC-MEC耦合系统,结合以上二者的原理为此耦合系统运行提供一定理论基础,此系统能够结合微生物脱盐电池特性,利用MDC进行产电、脱氨及氨回收,并将MDC作为微生物电解电池的外加电源辅助制氢,也对其在国内外在废水处理方面的应用进行综述,最后对MDC-MEC耦合系统的性能优化进行了展望。 展开更多
关键词 微生物脱盐燃料电池 微生物电解电池 MDC-MEC耦合系统 废水处理 制氢 性能优化
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人工湿地-微生物燃料电池处理废水的研究进展 被引量:1
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作者 杨菁 骆辉 +6 位作者 蔡冰鑫 掌文浩 王惠腾 秦腾 杨明宇 荆肇乾 何宝杰 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2157-2164,共8页
介绍了人工湿地-微生物燃料电池系统的脱氮原理、净化多类废水(含铬废水、含酚废水、高盐度废水、抗生素废水及含氮废水等)的效能,总结利用人工湿地-微生物燃料电池的方法处理这几种废水的研究现状,并分析了影响人工湿地-微生物燃料电... 介绍了人工湿地-微生物燃料电池系统的脱氮原理、净化多类废水(含铬废水、含酚废水、高盐度废水、抗生素废水及含氮废水等)的效能,总结利用人工湿地-微生物燃料电池的方法处理这几种废水的研究现状,并分析了影响人工湿地-微生物燃料电池处理效率的因素(水力停留时间、湿地植物与微生物、电极和温度等),最后分析其产电特征以期为人工湿地-微生物燃料电池系统在处理废水的应用中提供参考。 展开更多
关键词 人工湿地-微生物燃料电池 高盐废水 影响因素 产电 微生物
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填料对电极氨氧化型CW-MFC耦合系统运行性能的影响
17
作者 范洪勇 王华伟 +3 位作者 潘玲阳 储刚 孙英杰 王振 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期5833-5844,共12页
在基于电极氨氧化作用的人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统中设置阳极层,探究了阳极层中不同种类填料对系统运行性能及其微生物学特征的影响.结果表明,利用电极氨氧化型CW-MFC处理生活污水时,阳极层中填料的理化特性可显著影响... 在基于电极氨氧化作用的人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统中设置阳极层,探究了阳极层中不同种类填料对系统运行性能及其微生物学特征的影响.结果表明,利用电极氨氧化型CW-MFC处理生活污水时,阳极层中填料的理化特性可显著影响电活性氨氧化生物膜中的微生物群落结构及功能微生物数量,进而会造成装置脱氮产电性能的差异.相较于石英砂和沸石,当选用废砖块作为阳极层填料时,其较大的比表面积、较高的EC值及Fe含量提高了参与电极氨氧化反应的功能微生物(尤其是Nitrosomonas、Geobacter、Empodebacter和Candidutus Brocadia)的丰度及活性,CW-MFC中的电极氨氧化作用随之得以强化,其运行性能亦较理想,此时系统的COD、TP、TN和NH_(4)^(+)-N去除率分别可达(87.29±2.06)%、(92.52±3.20)%、(87.10±2.27)%和(96.49±0.76)%,其输出功率密度峰值为0.60W/m^(3),出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准. 展开更多
关键词 人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC) 填料 电极氨氧化 生物电化学 脱氮
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不同阳极设置对人工湿地-微生物燃料电池脱氮及产能的影响 被引量:4
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作者 李朝明 许丹 +2 位作者 黄铭意 唐顺静 韩胡威 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期205-213,共9页
人工湿地-微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)耦合系统是人工湿地和生物电化学技术的有机结合,其中阳极是限制耦合系统输出功率和污染物净化性能的关键因素。构建了未加入颗粒活性炭(CW-MFC1)和加入颗粒... 人工湿地-微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)耦合系统是人工湿地和生物电化学技术的有机结合,其中阳极是限制耦合系统输出功率和污染物净化性能的关键因素。构建了未加入颗粒活性炭(CW-MFC1)和加入颗粒活性炭(CW-MFC2)2套耦合系统以探讨阳极加入颗粒活性炭对耦合系统产电和脱氮性能的影响,并利用高通量测序技术对比分析2套系统阳极和阴极微生物群落组成。结果表明:CW-MFC2耦合系统的输出电压和最大功率密度(430 mV,8.39 mW/m^(2))高于CW-MFC1(379 mV,7.77 mW/m^(2))。试验运行前期(0~29 d),CW-MFC2耦合系统的氨氮去除率为65.72%±3.06%,显著高于CW-MFC1(56.06%±3.71%),而二者的总氮去除率相差不大;随着时间的推移(30~105 d),CW-MFC1耦合系统的氨氮和总氮去除率逐渐高于CW-MFC2,尤其是总氮去除更为显著(CW-MFC1为42.69%±4.19%,CW-MFC2为32.50%±11.51%)。高通量测序结果表明,CW-MFC1阳极富集的不动杆菌属以及阴极大量的反硝化菌(巨大芽殖杆菌属、地杆菌属、黄杆菌属、不动杆菌属和脱氯单胞菌属等)的富集可能是其脱氮性能优于CW-MFC2的主要原因。综上,阳极加入颗粒活性炭可提升CWMFC耦合系统的产电性能,但不利于生物脱氮过程。 展开更多
关键词 人工湿地 微生物燃料电池 脱氮 颗粒活性炭 阳极
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电活性菌藻生物膜强化人工湿地处理水产养殖废水的小试研究 被引量:4
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作者 林梓杨 匡彬 +2 位作者 倪智力 周丽琳 汪涛 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期122-127,共6页
人工湿地(CW)处理鱼塘养殖废水存在处理效率低、稳定性差等问题。本研究采用电活性菌藻生物膜(BA)以微生物燃料电池(MFC)形式强化CW处理鱼塘养殖废水,即BA-MFC-CW。与CW组相比,BA-MFC-CW组对COD、总磷、总氮的去除率分别提高了26.69%、2... 人工湿地(CW)处理鱼塘养殖废水存在处理效率低、稳定性差等问题。本研究采用电活性菌藻生物膜(BA)以微生物燃料电池(MFC)形式强化CW处理鱼塘养殖废水,即BA-MFC-CW。与CW组相比,BA-MFC-CW组对COD、总磷、总氮的去除率分别提高了26.69%、23.17%、16.67%。相比MFC-CW组,BA-MFC-CW组对COD、总磷、总氮去除率分别提高了0.95%、25.64%、6.48%。高通量测序表明,在电活性菌藻生物膜中,Acinetobacter、Cyanobium、Pseudomonas和Ottowia得到富集;在MFC阳极上,Geobacter、Aminicenantales和Clostridium生长状况良好。以上结果表明,电活性菌藻生物膜技术能够有效提高人工湿地处理水产养殖废水的效果。 展开更多
关键词 电活性菌藻生物膜 人工湿地 微生物燃料电池 水产养殖废水 小试
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电活性菌藻膜耦合虹吸曝气技术处理海水养殖废水 被引量:2
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作者 匡彬 周丽琳 +3 位作者 蔡传林 龙禧 张宝雯 汪涛 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期205-212,共8页
人工湿地耦合微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)被广泛应用于低碳氮比水产养殖废水处理。然而,高盐度抑制限制了其在海水养殖废水处理中的应用。针对高盐抑制,该研究利用海水底泥和海洋微藻构建电活性菌... 人工湿地耦合微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)被广泛应用于低碳氮比水产养殖废水处理。然而,高盐度抑制限制了其在海水养殖废水处理中的应用。针对高盐抑制,该研究利用海水底泥和海洋微藻构建电活性菌藻生物膜并结合虹吸曝气技术强化CW-MFC处理海水养殖废水。相比CW-MFC,强化系统对化学需氧量、总磷、总氮、磺胺甲恶唑、Cu^(2+)的去除率分别提高33.46%,31.07%、25.64%、12.03%、24.25%。高通量测序显示,硝化和反硝化细菌Marinobacter、Muricauda、Xanthomarina生长状况良好;在MFC阳极和电活性菌藻生物膜表面,胞外呼细菌Geobacteraceae和Pseudomonas以及海洋微藻细菌Pseudooceanicola和Hoeflea被显著富集。研究结果表明,电活性菌藻生物膜耦合虹吸曝气技术可以有效提高CW-MFC系统处理海水养殖废水的效能。 展开更多
关键词 水产养殖 海水 微生物燃料电池 虹吸曝气 海水养殖废水 电活性生物膜 人工湿地
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