CW-MFC性能的影響因素及其對(duì)苯酚的去除研究.pdf

1、苯酚是一種無(wú)色晶體，有毒且腐蝕性較強(qiáng)。苯酚和其衍生物極易溶于水，且轉(zhuǎn)化能力很強(qiáng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。另外社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)又面臨著能源緊缺的現(xiàn)狀。因此，本文從能源和污染角度出發(fā)，采用了人工濕地-微生物燃料電(CW-MFC)來(lái)處理廢水。CW-MFC是近些年新出現(xiàn)的一種耦合工藝，利用人工濕地存在的氧化還原梯度而將微生物燃料電池(MFC)嵌入其中，在凈化污水同時(shí)還能產(chǎn)電，這對(duì)解決我國(guó)目前所面臨的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)提供了思路。
　　本

2、研究成功構(gòu)建了CW-MFC耦合系統(tǒng)，首先以葡萄糖為底物研究不同進(jìn)水COD濃度和HRT下耦合系統(tǒng)對(duì)污水的凈化以及產(chǎn)電性能;其次研究了以難降解物質(zhì)苯酚以及苯酚+葡萄糖共基質(zhì)為底物下污水的凈化效果以及產(chǎn)電性能;最后通過(guò)對(duì)不同底物運(yùn)行條件下陽(yáng)極生物膜微生物進(jìn)行測(cè)序，分析陽(yáng)極微生物群落的差異以及變化。主要研究結(jié)果如下:
　　實(shí)驗(yàn)首先選取葡萄糖為底物，設(shè)置五組不同葡萄糖進(jìn)水濃度來(lái)研究COD濃度對(duì)CW-MFC耦合工藝性能的影響。結(jié)果顯示當(dāng)進(jìn)水C

3、OD濃度為350mg/L時(shí)，CW-MFC的性能最佳。此時(shí)COD、NH4+-N、TP的去除率達(dá)到了95.7％、55.1％、95.5％，穩(wěn)定輸出電壓達(dá)到646mv，且實(shí)驗(yàn)組COD去除效果比對(duì)照組高3％左右。之后，保持進(jìn)水COD濃度為350mg/L，設(shè)計(jì)5組HRT來(lái)研究不同HRT對(duì)系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，隨著實(shí)驗(yàn)過(guò)程中HRT由36h減小到12h，系統(tǒng)在HRT為36h時(shí)污染物去除效果最好，此時(shí)COD、NH4+-N、TP的去除率達(dá)到96.56％、5

4、2.95％，99.45％;在HRT為18h，產(chǎn)電性能最佳，此時(shí)輸出電壓為646mv，最大功率密度為286.7mW/m3。
　　其次實(shí)驗(yàn)選擇苯酚為目標(biāo)污染物，研究了以單一苯酚和苯酚+葡萄糖共基質(zhì)下系統(tǒng)的凈化性能和產(chǎn)電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CW-MFC耦合工藝能以單一苯酚為底物進(jìn)行產(chǎn)電，苯酚的去除率達(dá)到了73.41％，COD去除率65.33％，輸出電壓為248mv。而共基質(zhì)葡萄糖的加入不僅提高了輸出電壓還提高了苯酚去除率，輸出電壓達(dá)到了

5、570mv，苯酚去除率為75.59％，COD去除率為73.28％。且實(shí)驗(yàn)組苯酚的去除效果要優(yōu)于空白組，生物產(chǎn)電促進(jìn)了苯酚的降解。
　　最后，實(shí)驗(yàn)對(duì)以葡萄糖、苯酚為底物下的陽(yáng)極微生物進(jìn)行了取樣測(cè)序。結(jié)果表明，在不同的反應(yīng)器及底物條件下，陽(yáng)極微生物的群落結(jié)構(gòu)差異很大。實(shí)驗(yàn)組中Firmicutes的豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空白組，實(shí)驗(yàn)組為18.33％-51.49％，空白組僅為3.57％-11.26％。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組雖然都存在產(chǎn)電菌，但實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)電菌是