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微生物燃料电池型BOD传感器性能改善关键措施研究

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微生物燃料电池型BOD传感器性能改善关键措施研究

作者：海冰寒北京林业大学

学位级别：硕士

生化需氧量(BOD)是表征有机物污染程度的综合性指标。传统的五天生化需氧量(BOD5)为检测BOD浓度的标准方法,但存在有耗时时间长、结果重现性差等缺陷。微生物燃料电池(MFC)型BOD传感器是一种快速检测BOD5的新方法,具有稳定性较强、检测... 详细信息

生化需氧量(BOD)是表征有机物污染程度的综合性指标。传统的五天生化需氧量(BOD5)为检测BOD浓度的标准方法,但存在有耗时时间长、结果重现性差等缺陷。微生物燃料电池(MFC)型BOD传感器是一种快速检测BOD5的新方法,具有稳定性较强、检测范围广等优势。本文以厌氧段污泥作接种物、质子交换膜作阴阳极室的分隔物构建了双室无介体MFC型BOD传感器,并通过优化阳极材料和阴极电子受体等关键措施,改善MFC型BOD传感器的检测性能。BOD传感器稳定运行后,通过模拟实际废水初步研究了MFC型BOD传感器检测实际废水的可行性,并利用PCR-DGGE技术分析了阳极微生物群落结构。采用硝酸酸化改性石墨毡电极。石墨毡酸化处理4h时,表面接触角变化最大。以硝酸酸化处理的石墨毡为电极材料、溶解氧为阴极电子受体构建MFC型BOD传感器,MFC优化的检测条件为：阴极进水流量为30mL/min;废水中缓冲溶液投加量为50mL/L;L-半胱氨酸投加量为20 mg/L;外接电阻为500Ω。BOD检测范围为2～100mg/L,响应时间小于10 h,数据重现性良好。BOD浓度在2-50 mg/L范围,可利用电流最大值检测废水BOD浓度;BOD浓度在2,～100mg/L范围,可利用电荷量检测废水BOD浓度。以碳刷为电极材料,溶解氧为阴极电子受体构建MFC型BOD传感器,在已优化的检测条件下进行BOD浓度的检测。BOD浓度检测范围为2～100 mg/L,响应时间小于12 h,数据重现性良好。BOD浓度在2-60 mg/L范围,可利用电流峰值检测废水BOD浓度;BOD浓度在2～100mg/L范围时,可利用电荷量检测废水BOD浓度。以硝酸酸化处理的石墨毡为电极材料,H2O2为阴极电子受体构建的BOD传感器的最佳检测条件为：废水中L-半胱氨酸投加量为20 mg/L、缓冲溶液投加量为50mL/L。H2O2浓度为0.5mmol/L时,BOD浓度检测范围为2-200 mg/L;H2O2浓度为1.0 mmol/L时,BOD浓度检测范围为2～300mg/L;H2O2浓度为1.5mmol/L时,BOD浓度检测范围为2～500 mg/L。三种H202浓度条件下,在各自的检测范围内,响应时间均小于4h。通过在阴极液中投加叔丁醇间接证明了H2O2在运行过程中分解生成了·OH,且·OH参与了阴极反应。选择硝酸酸化的石墨毡作为电极材料,H2O2作阴极电子受体以达到快速准确检测的目的。在废水配方中加入面粉作为悬浮可降解有机物代表和废水中的可溶性可降解有机物葡萄糖可被阳极上的微生物菌群作为底物降解,增大了产电电流,延长了响应时间。利用PCR-DGGE技术进行了阳极表面微生物多样性的分析,阳极上富集的微生物菌落由8种产电菌和8种非产电菌组成,两类菌种互营共生。

关键词：双室无介体MFC BOD传感器硝酸处理溶解氧 H2O2

阳极石墨毡酸处理对微生物燃料电池型BOD传感器性能的影响

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环境工程学报 2016年第3期10卷 1075-1080页

作者：海冰寒张盼月王靖怡吕晓雪徐自明北京林业大学水体污染源控制技术北京市重点实验室北京100083

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理... 详细信息

通过石墨毡表面润湿性的变化,确定了硝酸酸化处理石墨毡的操作条件。采用硝酸处理后的石墨毡作为电极材料,构建双室无介体微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）型BOD传感器,并对BOD传感器的性能进行评价。结果表明,硝酸酸化处理明显提高石墨毡表面的润湿性,经过4 h酸化处理,石墨毡的表面接触角由142.5°下降到86.5°。采用硝酸处理的石墨毡作为电极材料,MFC的电流输出明显提高且稳定,在响应时间小于10 h条件下,废水BOD检测上限为100 mg/L。废水BOD浓度在2-50 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电流最大值之间的线性关系进行废水BOD浓度检测,废水BOD浓度在2-100 mg/L范围内,可以利用BOD浓度与电荷量之间的线性关系对废水BOD浓度进行检测,检测相对误差均在12%以下。MFC型BOD传感器运行稳定,相对标准偏差均在10%以下。

关键词：双室无介体微生物燃料电池 BOD 石墨毡硝酸处理润湿性

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浅谈乡镇污水处理设施建设运营及策略分析

资源节约与环保 2021年第8期36卷 97-98页

作者：海冰寒张思思阜阳市阜南县生态环境分局安徽阜阳236300

随着我国城市发展水平的不断提升,污水处理设施建设逐步由城市和县城向乡镇地区覆盖,乡镇污水处理设施建设也是重要的民生工程之一。通过实地多次调研阜南县乡镇驻地污水处理设施的建设、运行以及后期管理等情况,对乡镇污水处理厂在建... 详细信息

随着我国城市发展水平的不断提升,污水处理设施建设逐步由城市和县城向乡镇地区覆盖,乡镇污水处理设施建设也是重要的民生工程之一。通过实地多次调研阜南县乡镇驻地污水处理设施的建设、运行以及后期管理等情况,对乡镇污水处理厂在建设、运营中存在的问题进行了分析总结,为今后提升乡镇污水厂的污水处理水平分析原因并提出相应的对策,以期对乡镇污水处理厂的建设及运营有一定的参考价值。

关键词：乡镇污水设施建设运营策略分析

生物-生态修复技术在德州行政中心水体污染控制中的应用

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资源节约与环保 2016年第10期31卷 160-160,171页

作者：曲本庆赵金林施怀荣海冰寒德州市园林管理局山东德州253000 北京邦源环保科技股份有限公司北京100124

针对德州行政中心水体所出现水体污染现象,采用生物强化技术、浮岛植物净化技术等生物—生态修复技术进行水质提升和水华防治,并通过技术应用过程中水质指标和藻类受抑制程度的变化,对生物—生态综合修复技术治理效果进行评价。结果表明... 详细信息

针对德州行政中心水体所出现水体污染现象,采用生物强化技术、浮岛植物净化技术等生物—生态修复技术进行水质提升和水华防治,并通过技术应用过程中水质指标和藻类受抑制程度的变化,对生物—生态综合修复技术治理效果进行评价。结果表明:生物—生态综合修复技术可有效控制藻类的过度生长,有效预防水华的发生;水体COD、NH_3-N、TN和TP等水质指标明显改善,为同类水体的保护提供借鉴。

关键词：生物-生态修复技术水污染水生态修复污染控制

复合生物修复技术在唐山南湖水域水华控制中的应用

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资源节约与环保 2016年第6期31卷 256-257页

作者：陈松林梁文艳施怀荣海冰寒唐山市南湖生态城管理委员会园林绿化中心河北唐山063000 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 北京邦源环保科技股份有限公司北京100124

针对唐山南湖景区水体所出现的水华爆发和水体污染的现象,采用3种复合生物制剂对景区水域进行了水体水质改善和修复,并通过技术应用过程中水质和藻类指标的变化,对复合生物修复技术的治理效果进行评价。结果表明,南湖水域经复合生物修... 详细信息

针对唐山南湖景区水体所出现的水华爆发和水体污染的现象,采用3种复合生物制剂对景区水域进行了水体水质改善和修复,并通过技术应用过程中水质和藻类指标的变化,对复合生物修复技术的治理效果进行评价。结果表明,南湖水域经复合生物修复技术治理后,藻细胞密度明显低于治理前,有效抑制了蓝藻的生长,水华得到有效控制;水体水质和透明度得到显著改善,水体生态环境和景观表象得到修复。

关键词：生物制剂水华修复治理南湖

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复合生物制剂在西土城沟水环境治理中的应用

北京水务 2015年第5期 10-14页

作者：李明慧刘谦施怀荣海冰寒北京市城市河湖管理处 100089 北京邦源环保科技有限公司 100124

根据工程实际情况和治理面积投加适量的Eama-11生物抑藻剂等3种复合生物制剂,对西土城沟水绵以及黑苔爆发现象进行治理。并对技术应用过程中水质指标和水绵抑制程度的变化进行监测,结果表明:西土城沟经生物抑藻技术治理后能够有效抑制... 详细信息

根据工程实际情况和治理面积投加适量的Eama-11生物抑藻剂等3种复合生物制剂,对西土城沟水绵以及黑苔爆发现象进行治理。并对技术应用过程中水质指标和水绵抑制程度的变化进行监测,结果表明:西土城沟经生物抑藻技术治理后能够有效抑制水绵的生长,水绵得到了有效的控制;水体水质得到改善,景观效果得到显现。

关键词：水绵生物制剂生物治理修复

生物修复技术在北护城河“黑水团”防控中的应用

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北京水务 2016年第5期 20-24页

作者：李明慧李岱刘谦梁文艳海冰寒施怀荣北京市城市河湖管理处 100089 北京林业大学 100083 北京邦源环保科技股份有限公司 100124

根据北护城河治理段水质情况和出现的几次典型的"黑水团"现象,采用生物修复技术进行水质改善和修复,并根据技术运用过程中治理区域水质和藻类指标的变化情况,对生物修复技术的工程实施效果进行评价。结果表明:生物修复技术治理后,藻类... 详细信息

根据北护城河治理段水质情况和出现的几次典型的"黑水团"现象,采用生物修复技术进行水质改善和修复,并根据技术运用过程中治理区域水质和藻类指标的变化情况,对生物修复技术的工程实施效果进行评价。结果表明:生物修复技术治理后,藻类生长得到有效抑制,水体水质得到显著改善;水质得到改善后,"黑水团"聚集现象得到明显防控,研究成果为城市河湖"黑水团"的防控提供工程治理经验。

关键词：生物修复技术北护城河黑水团水质改善

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复合生态修复工程改善谷河水体水质的研究

资源节约与环保 2019年第10期34卷 37-37页

作者：海冰寒阜阳市阜南县生态环境分局

通过城镇生活污水处理及管网配套建设、城镇生活垃圾及填埋场治理、河流水系整治等5个骨干工程,提高河流自净能力,确保谷河水质逐年改善,2018年谷河阜南苗寺大桥断面水质稳定达到地表水III类标准。

关键词：生态修复工程修复水质提升

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浅谈农村生活污水治理及运营

资源节约与环保 2020年第8期35卷 38-38页

作者：海冰寒阜阳市阜南县生态环境分局安徽阜阳236300

随着经济发展迅速、民生全面改善,生活污水排放量的日益增长,农村水环境治理成为急需解决的主要问题之一。文章分析了农村生活污水治理现状,阜南县通过采用集中排放+分散式处理的理念,农村水污染情况在很大程度上得到了改善,对今后农村... 详细信息

随着经济发展迅速、民生全面改善,生活污水排放量的日益增长,农村水环境治理成为急需解决的主要问题之一。文章分析了农村生活污水治理现状,阜南县通过采用集中排放+分散式处理的理念,农村水污染情况在很大程度上得到了改善,对今后农村污水治理提供参考性意见。

关键词：农村污水治理集中式分散式