LDH改性电极强化CW-MFC耦合系统深度处理污水研究

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)。

填料对电极氨氧化型CW-MFC耦合系统运行性能的影响

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.

梧桐叶浸泡液对CW-MFC降解活性艳红的影响

在自行构建的人工湿地(CW)-微生物燃料电池(MFC)系统中,以葡萄糖为对照,系统研究了梧桐叶浸泡液对活性艳红X-3B脱色效果的影响及机理。结果表明,当实验进水X-3B的质量浓度不高于50 mg/L时,系统的脱色率近乎达到100%;当X-3B的质量浓度升高至100 mg/L和150 mg/L时,出水X-3B含量出现明显波动。葡萄糖组脱色主要发生在底部和阳极区域,脱色率分别为78.13%和14.96%,而梧桐叶浸泡组脱色主要发生在底部和阴极区域,脱色率分别为68.28%和16.78%。葡萄糖组X-3B的偶氮结构、萘环结构、三嗪结构和苯环结构在系统中逐步得到降解,而梧桐组缺少苯环和萘环结构的特征峰。不同碳源对不同区域微生物群落结构产生影响,使得X-3B的脱色降解呈现不同的规律。

人工湿地耦合微生物燃料电池处理重金属废水的研究进展

人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)是一项将人工湿地技术(CW)与微生物燃料电池(MFC)相结合的新型技术,克服了MFC无法自成体系的缺点,可以在处理各类型废水的同时产生电能,具有广阔的应用前景和研究意义。近年来,国内外关于CW-MFC处理染料废水、含盐废水、农药废水、有机化合物废水及含抗生素废水等内容开展了大量研究并取得了重要的研究进展,但在重金属废水处理上的研究内容较少且深度较浅。因此,基于现目前已有的研究,从产电性能和污染物去除效果两方面,总结归纳了CW-MFC去除铬、砷、锌、镍、铅等重金属的研究现状,并从基质、电化学、微生物及植物等方面阐明了CW-MFC中重金属的去除机理。通过研究现状及去除机理发现,CW-MFC对含高价态重金属废水(如Cr(VI))的去除效果及产电性能更好,这可能归因于高价态重金属所具有的强氧化性,增大了CW-MFC的氧化还原梯度,促进了系统产电、提高了电化学作用去除的效率。最后探讨了该技术面临的挑战并进行了展望,以期为CW-MFC技术的发展提供理论依据。

人工湿地复合生物燃料电池强化脱氮研究

在传统人工湿地的脱氮原理及其存在弊病的基础上,提出了人工湿地复合生物燃料电池技术。作为一种能量无需转化、利用效率高、能在污水处理的同时产生电能的新型技术,该系统能够有效去除处理水中的氨氮、总氮。与传统人工湿地系统相比,该系统的硝化、反硝化能力显著增强。同时通过国内外调研,分析了生物燃料电池脱氮存在的问题,提出强化脱氮效果的措施。

人工湿地-微生物燃料电池技术在水处理中的研究进展

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)作为水处理方面十分成熟的技术被广泛应用,但随着生态环境的恶化和科学技术的进步,社会对环境生态质量的要求越来越高,单一的水处理技术由于自身存在局限性难以满足高质量的要求,而人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)二者都是利用微生物的作用进行水处理,且MFC要求阳极保持无氧状态,阴极暴露在氧气中,这些氧化还原条件恰好可以在CW中实现。因此便出现将人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)耦合进行污水处理的研究,其不仅能更有效的处理污水,而且还能产生电能,具有非常好的发展前景。