检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统处理含氮废水研究进展

食品与生物技术学报 2014年第5期33卷 449-454页

作者：严群刘浩江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122

作为全球性的水体污染物,近年来氮素的去除受到越来越多的重视。传统的脱氮工艺通常有不同程度的脱氮费用较高、容易产生二次污染、需要后续处理工艺等缺点。近年来,基于微生物电化学系统(BES)的脱氮过程因具有能耗低,剩余污泥产生量少... 详细信息

作为全球性的水体污染物,近年来氮素的去除受到越来越多的重视。传统的脱氮工艺通常有不同程度的脱氮费用较高、容易产生二次污染、需要后续处理工艺等缺点。近年来,基于微生物电化学系统(BES)的脱氮过程因具有能耗低,剩余污泥产生量少,以及可同时脱氮脱盐等多种优势,正越来越被各界关注。作者从BES反应器结构、电极材料选型以及不同操作条件(pH、DO、碳源类型和C/N)等三个方面进行阐述,并提出这一领域未来可能的研究方向。

关键词：微生物电化学系统废水脱氮影响因素

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统在水处理中的研究进展

应用化工 2020年第5期49卷 1278-1283页

作者：李博文赵霞谢华张娇娇王昊兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

系统阐述了微生物电化学系统的原理和分类,综述了微生物电化学系统在水处理中的应用现状。分别介绍了微生物燃料电池与微生物电解电池的概念、结构类型及研究进展,并提出未来微生物电化学系统大致研究方向。

关键词：微生物电化学系统微生物燃料电池微生物电解电池水处理

耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国环境科学 2019年第10期39卷 4157-4163页

作者：卢建宏李卓孙驰贺付乾李俊张亮廖强朱恂重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学工程热物理研究所能源与动力工程学院重庆400030

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池(MEC)电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统(MES)降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大... 详细信息

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池(MEC)电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统(MES)降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H+被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/(L·d),且在21d内化学需氧量(COD)去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能.

关键词：微生物电化学系统暗发酵尾液 pH调控有机物降解甲烷

微生物电化学系统转化CO产CH4及还原O2制备H2O2的研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统转化CO产CH4及还原O2制备H2O2的研究

作者：陈丹丹中国科学技术大学

学位级别：硕士

微生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES)是一种新型的使用微生物来催化阳极和阴极反应的技术,不仅可以用于污染物的去除,而且能够生产具有高附加值的燃料和化学品。拓展BES在生物电合成方面的应用一直是研究的热点。本论文首... 详细信息

微生物电化学系统(Bioelectrochemical system,BES)是一种新型的使用微生物来催化阳极和阴极反应的技术,不仅可以用于污染物的去除,而且能够生产具有高附加值的燃料和化学品。拓展BES在生物电合成方面的应用一直是研究的热点。本论文首先研究了 BES还原一氧化碳产甲烷的可行性和机理,其次探究了阴极改性强化BES制备过氧化氢的可行性及机制。本文的研究内容和主要结论如下:1、构建了基于混菌生物阴极的BES,研究了不同阴极电势对混菌生物阴极CO的转化和甲烷产生过程的影响规律,并初步解析了可能的机制。研究发现,随着阴极电势的降低,产甲烷量从0.142±0.009 mmol增加到1.410±0.077 mmol,产甲烷速率从 0.0011±0.0001mmolh-1 增加到 0.0110±0.0007mmolh-1。机理研究表明,微生物可以直接利用阴极的电子还原一氧化碳产甲烷或者间接利用氢气与一氧化碳反应生成甲烷。当微生物在碳毡表面形成稳定的生物膜时,循环伏安扫描出现了明显的氧化还原峰,且电化学阻抗谱显示传荷阻抗得到了明显的降低,表明微生物电解池阴极微生物的附着有利于电子的传递过程。种群分析显示,微生物Hydrogenotrophic Methanobacterium是阴极中主要的古菌,含量为26.75%,它不仅是氢气的利用者也是微生物中重要的电子捕获者。2、利用循环伏安法电聚合蒽醌-2,6-磺酸钠(AQDS)、中性红(NR)和核黄素(RF)掺杂的聚吡咯膜修饰到碳纸电极表面,制备BES阴极电极材料。分别用循环伏安法和计时电流法研究改性电极的电化学性质及其对氧气扩散的影响。且探究了不同改性电极材料在BES中做阴极还原氧气产过氧化氢的可行性。研究表明,扫描圈数越多时,改性电极的电催化活性越高且越有利于氧气在电极表面的扩散并进一步还原为过氧化氢。改性电极材料作为微生物电解池阴极电极材料时,均提高了过氧化氢的累积量,且AQDS-20掺杂时对过氧化氢的产生促进效果最佳。当阴极初始pH为酸性时,产生的过氧化氢量最多,中性条件下次之,碱性条件下最少。

关键词：微生物电化学系统一氧化碳甲烷电聚合氧还原过氧化氢

微生物电化学系统处理豆油精炼废水的实验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统处理豆油精炼废水的实验研究

作者：田冲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着经济发展人民生活水平不断提高,过去十年间全球大豆食用油产量不断增加。在豆油精炼的过程中,由于洗脱、加酸等工艺流程,会产生大量的豆油精炼废水,而豆油精炼废水中含有大量的有机物,可以作为能源进行回收利用。传统豆油厂将豆油... 详细信息

随着经济发展人民生活水平不断提高,过去十年间全球大豆食用油产量不断增加。在豆油精炼的过程中,由于洗脱、加酸等工艺流程,会产生大量的豆油精炼废水,而豆油精炼废水中含有大量的有机物,可以作为能源进行回收利用。传统豆油厂将豆油精炼废水作为单纯的废物进行矿化处理,若能在降低废水有机物的同时,进行能源的回收与利用,不仅符合国家节能减排的要求,还能产生一定的经济效益。近年来,微生物电化学系统(Microbial Electrochemical System,MES)作为一种新兴技术,具有同步降解有机物和能源回收的独特优势,被国内外广泛研究。本研究探究了使用微生物电化学系统处理豆油精炼废水的可行性,并研究了不同COD浓度豆油精炼废水对微生物电化学系统启动、运行的影响。在进行微生物电化学系统利用豆油精炼废水产电研究中,发现豆油精炼废水厌氧消化产物乙酸可以代替外加药剂柠檬酸进行预处理,有利于循环经济。为了更好的利用豆油精炼废水产电,将其分别设计稀释了四种反应器进水浓度,即8200±550 mg/L、4200±150 mg/L、2900±100 mg/L和1740±100 mg/L。在反应器启动阶段,以COD浓度为2900±100 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在启动阶段表现出最高的电压,为最快启动反应器。不同浓度豆油废水会影响微生物电化学系统产电的电压和电流密度,以COD浓度为4200±150mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在稳定运行阶段表现出了最高的电压为499 mV,以COD浓度为4200±150 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统在稳定运行阶段最高的功率密度为746 mW/m。在进行微生物电化学系统利用豆油精炼废水产甲烷研究中,使用对已经成功启动的微生物电化学系统外加电压,使其产甲烷,探究了不同进水COD浓度下,微生物电化学系统的产气性能及有机物去除性能。在外加电压为0.8 V时,随着COD浓度的升高,反应器的电流密度有所下降。电流密度最高的反应器进水COD浓度为1740 mg/L,在转换后的第三个周期,达到了193 A/m,并且持续了较长时间。产生的气体主要由甲烷和少量二氧化碳组成。以COD浓度为4200±150 mg/L的豆油精炼废水为底物的微生物电化学系统,产甲烷速率、甲烷气体含量、甲烷转化率在四种COD浓度中均最高,而pH、蛋白去除率差异不大。本还实验加入厌氧消化作为对照,结果显示利用微生物电化学系统处理豆油精炼废水效果好于常规厌氧消化的方法。

关键词：微生物电化学系统产甲烷能量回收豆油精炼废水

微生物电化学系统强化废水生物脱氮的工艺研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统强化废水生物脱氮的工艺研究

作者：郑贤虹浙江大学

学位级别：硕士

传统生物脱氮工艺在富营养化废水处理中发挥了重要作用。然而,脱氮过程需要投加甲醇等电子供体以及补充碱度。SANI工艺以硫元素作为生物脱氮过程中电子传递的介体,利用异养型硫酸盐还原细菌和硫自养型反硝化细菌较好地解决了上述两个问... 详细信息

传统生物脱氮工艺在富营养化废水处理中发挥了重要作用。然而,脱氮过程需要投加甲醇等电子供体以及补充碱度。SANI工艺以硫元素作为生物脱氮过程中电子传递的介体,利用异养型硫酸盐还原细菌和硫自养型反硝化细菌较好地解决了上述两个问题。但是,SANI工艺的正常运行要求废水S/N比在1.6以上,受限于高浓度硫化物对微生物的毒害作用以及前置厌氧工艺产生恶臭等因素,该工艺目前只适用于低浓度氨氮废水的处理。本文通过将生物电化学系统(BES)与SANI工艺耦合,将微生物电解池(MEC)和电化学活性反硝化细菌引入SANI工艺,以实现BES-SANI耦合工艺对高浓度氨氮废水的处理。本文构建了BES-SANI耦合生物脱氮体系,并对回流比、废水pH、外加电压等关键操作条件进行了优化。研究结果表明:在TOC为600 mg/L,NH-N为214.6mg/L的条件下,确定在回流比3:1,pH8.0,外加电压0.3 V的最优条件下,BES-SANI耦合体系的脱氮速率为46.5gm day-1,比SANI工艺(31.4gm day-1)高48.1%,证明BES耦合SANI工艺能显著提高废水的脱氮效率。通过改变废水的硫酸盐含量,对BES-SANI耦合生物脱氮体系在不同S/N配比条件下的运行状况进行了分析。研究结果表明:在TOC为600mg/L、NH-N为214.6mg/L、外加电压为0.3 V的条件下,当S/N为SANI工艺的理论值时,TN去除率约为41.0%,体系剩余污泥产量得到有效控制;当S/N为SANI工艺的0.6倍时,TN去除率约为43.9%,体系剩余污泥产量略有增加;当S/N为SANI工艺的0.3倍时,TN去除率约为56.8%,但反硝化过程中的污泥大量蓄积。由此说明:BES的阴极电极可以替代部分S2-成为反硝化过程的电子供体,提高脱氮效率的同时,降低SANI工艺SO的投加量。通过对BES-SANI耦合体系脱氮机理的探讨,表明:在高浓度氨氮废水的处理过程中,当S/N≈1.5时,脱氮主要依靠以硫为电子介体的自养反硝化作用,但过高的硫浓度会对微生物造成毒害,限制脱氮效率的提高;当S/N≈1时,脱氮主要依靠以硫和电极为电子介体的自养反硝化作用,SANI工艺中因为硫的减少而缺失的电子介体通过BES中的电极得到补偿;当S/N≈0.5时,脱氮主要依靠以有机碳源为电子供体的异养反硝化作用,抑制了SANI工艺中自养型反硝化细菌的脱氮作用。综上所述,在BES的辅助下,可将SANI工艺拓展应用到高浓度氨氮废水的处理中去。

关键词：微生物电化学系统废水处理生物脱氮污泥减量 SANI

微生物电化学系统强化非甾体抗炎药的去除与机理研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统强化非甾体抗炎药的去除与机理研究

作者：王振飞兰州大学

学位级别：硕士

布洛芬（Ibuprofen,IBU）和萘普生（Naproxen,NPX）是常用的非甾体抗炎药（Non-steroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs）,在世界范围内被大量生产和使用。由于药物不能完全被代谢和传统污水处理系统的非针对性处理,导致IBU和NPX被... 详细信息

布洛芬（Ibuprofen,IBU）和萘普生（Naproxen,NPX）是常用的非甾体抗炎药（Non-steroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs）,在世界范围内被大量生产和使用。由于药物不能完全被代谢和传统污水处理系统的非针对性处理,导致IBU和NPX被大量排入自然水体,许多地区的地表水和地下水中都检测到了IBU和NPX残留。一些毒理学研究已经证明,IBU和NPX会对水生动植物的生殖和发育产生毒害作用,还会抑制微生物活性,降低微生物群落多样性。微生物电化学系统（Bioelectrochemical Systems,BESs）在处理有机污染物方面具有去除效率高、运行成本低和环境友好等优势,其对含硝基、偶氮、卤代芳烃类等的高效去除均有报道。本研究构建了生物阳极BESs用于IBU和NPX的强化去除,比较了不同运行参数对去除特性的影响,推测了IBU和NPX的转化路径,并分析了对应生物膜微生物群落的组成和功能互作。（1）定量分析和动力学分析表明,电刺激强化了生物阳极对IBU和NPX的去除效率和速率;有氧条件加快了IBU的去除,负电位不利于IBU的去除;乙酸钠作为碳源时,IBU、NPX的去除效率和速率均高于葡萄糖,更适合作为进一步研究中的碳源;BESs在不同初始底物浓度、不同缓冲液浓度条件下对IBU和NPX都有良好的去除效果;与中性相比,酸性条件有利于IBU和NPX的去除,而弱碱性条件对去除有负面影响。（2）超高效液相色谱质谱联用（UPLC-MS/MS）分析转化产物的结果表明,IBU主要通过氧化途径（羟基化和羧基化）被去除,NPX主要发生脱毒转化。（3）基于Illumina测序的IBU和NPX生物膜的微生物群落分析表明,电活性细菌和与芳香烃降解有关的菌属高度富集。IBU和NPX生物膜的共享核心菌群（>1%）中包含典型的电活性细菌（Geobacter,Desulfovibrio）、发酵菌（Petrimonas,Acetobacterium）和潜在降解菌（Pandoraea,Nocardiaceae）,它们通过交换额外的电子、H、辅酶NAD（H）或NAD（P）(H)和能量相互协同作用。（4）宏基因组测序分析表明,核心菌群编码了大量非特异性的氧化还原酶、脱羧酶、水解酶、细胞色素P450等与异生化合物降解相关的酶,这些酶可能参与了IBU和NPX的生物转化。本研究揭示了IBU和NPX在BESs中的生物转化机制,提供了电化学强化去除NSAIDs较优的运行条件,为进一步研究该类污染物及其结构类似物的强化去除和降解功能基因的发掘提供了参考依据。

关键词：布洛芬和萘普生微生物电化学系统高效去除转化路径核心菌群功能基因

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统还原全氟辛酸的初步研究

微生物电化学系统还原全氟辛酸的初步研究

作者：朱雪梅南开大学

学位级别：硕士

全氟辛酸（Perfluorooctanoic Acid,PFOA）是一类全球关注的新型持久性有机污染物。我国是PFOA生产和使用大国,其产量居全球首位。虽然我们在PFOA环境行为与生态毒理方面积累了大量的文献,但对PFOA的污染控制技术还非常缺乏,难以支撑我... 详细信息

全氟辛酸（Perfluorooctanoic Acid,PFOA）是一类全球关注的新型持久性有机污染物。我国是PFOA生产和使用大国,其产量居全球首位。虽然我们在PFOA环境行为与生态毒理方面积累了大量的文献,但对PFOA的污染控制技术还非常缺乏,难以支撑我国控制PFOA污染的需要。根据相关研究的发展趋势,相比于物理化学法,温和友好的微生物还原技术在PFOA污染控制方面逐渐受到关注,但较低的催化效率阻碍了该技术的应用发展。微生物电化学技术具备强化污染物降解功能,有望耦合脱氟微生物实现PFOA的高效降解。本研究通过两种途径实现脱氟菌与微生物电化学技术的耦合,（1）采集不同生境接种源驯化脱氟功能菌群,然后将其应用于微生物电化学系统,强化脱氟效率;（2）驯化电活性生物膜,利用其高效原位产氢、电子互营、电化学调控等厌氧还原技术,实现PFOA的脱氟降解。脱卤微生物能够实现全氟化合物的有效脱除,本研究为了富集高效脱氟菌,首先用邻氯苯酚（2-Chlorophenol,2-CP）富集脱卤菌,并研究了不同接种源、不同电子供体等不同驯化方式对2-CP降解性能的影响。当以葡萄糖为单一电子供体时,污染物降解速率可达2.4 mg/（L·d）,是混合电子供体(0.20 mg/（L·d）)的12倍。并且混合电子供体驯化条件下邻氯苯酚降解不完全（7 d内仅降解了6.5%）。不同接种源驯化的功能菌群稍显不同,对邻氯苯酚的还原降解途径也有所区别。以Clostridium、Enterobacteriaceae、Desulfovibrio等菌属为主的脱卤菌群与产氢发酵、电子转移和脱氯反应密切相关,氢/非氢营养脱氯菌可能利用H或发酵产生的乙酸等副产物作为电子供体用于2-CP的脱氯。在此基础上,将驯化成熟的脱卤菌群应用于长链PFOA和短链三氟乙酸（Trifluoroacetic Acid,TFA）的脱氟去除。研究发现,PFOA和TFA的最佳脱氟速率分别为1.4μg/（L·d）、0.74μg/（L·d）。这是因为PFOA中的C-F键键能相对较低,易于被降解去除。微生物电化学系统（Microbial Electrochemical Systems,MESs）可用于多种污染物的还原降解,其中的电活性微生物作为催化剂具有绿色、高效、环境友好等多种特性而颇具研究前景。本研究以反应器出水为接种源驯化电活性生物膜（Electroactive Biofilms,EABs）,将PFOA作为唯一的电子受体,通过电极反转调控氧化还原反应研究脱氟效率。在该系统,电刺激并不能促进整体的脱氟效果。维生素B对于系统的脱氟性能具有一定的促进作用,可将脱氟速率提升1.8倍。同时对反应过程中的p H、乙酸盐浓度等进行测试和补充,发现它们并不是脱氟反应的主要限制因素。限制脱氟性能的因素有待进一步研究。微生物群落组学分析Geobacter等模式电活性菌的丰度下降13%,逐渐被脱卤菌群Desulfovibrio演替。Desulfovibrio的丰度从1.1%增长到5.9%,可与Petrimonas等协同参与脱氟工作。为了进一步确定高丰度Geobacter的脱氟性能,利用Geobacter sulfurreducens PCA和SD-1纯菌进行验证实验发现Geobacter的脱氟效率较低。本文初次探究了MESs耦合微生物厌氧还原PFOA的可能性,加深了对脱氟生物修复及群落演替的理解,也为PFOA的微生物修复提供了新的思路。

关键词：全氟辛酸微生物电化学系统脱卤菌群电活性微生物还原脱氟

微生物电化学系统中细菌/电极界面相互作用与电子传递过程耦合作用机制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微生物电化学系统中细菌/电极界面相互作用与电子传递过程耦合作...

作者：王磊浙江大学

学位级别：硕士

微生物电化学系统（Bioelectrochemical system,BES）中电活性细菌（Electrochemically active bacteria,EAB）通过胞外电子传递（Extracellular electron transfer,EET）实现细菌和电极之间的电子交换,完成新陈代谢过程。细菌/电极界面上的相互作用与细菌/电极界面上的EET之间存在着不可忽视的相互作用。但是,目前在微观尺度上对上述相互作用机制仍然缺乏深入的了解。本文通过借助能够在单细菌尺度测量细菌/电极界面作用力的单细胞力谱技术,在单细菌尺度上研究了细菌/电极界面作用与电子传递过程耦合作用机制。并进而在宏观尺度上对两者之间的关系进行了进一步探究与验证。本论文取得了如下成果:首先,为了研究EET过程与单细菌/电极之间界面相互作用的关系,构建了电化学系统耦合原子力显微镜的原位相互作用力测试系统。以Shewanella oneidensis MR-1为模型EAB。通过改变电极电势以及不同溶液环境中电子供体（L-乳酸钠）、电子介体（核黄素）和氧气的有无以调控EET过程,测量不同EET过程下细菌/电极界面相互作用力。研究发现增强电极电势会强化EET过程中的直接电子传递过程使细菌/电极界面相互作用增强,添加更多核黄素、去除电子供体以及引入氧气会削弱直接电子传递过程导致细菌/电极间相互作用减弱。其次,为了探究静电作用力在细菌/电极界面相互作用中的贡献,研究了 pH对相互作用力的影响,在等电点（该pH值时电极表面不带电荷）下相互作用力为0.589 nN,非等电点下相互作用力为2.242 nN,该条件下静电力占比高达73.73%,证明了静电力在细菌/电极界面相互作用中的主导作用。明确静电力的主导地位后,为了量化电极电势与界面相互作用之间的数值关系,通过等效电荷分布的方法在相互作用力和电极电势之间建立非线性模型,构建了电极电势作为自变量精准调控单细菌/电极界面相互作用力的函数关系,结果表明改变细菌代谢过程中EET路径通过改变细菌外膜的电势实现相互作用的调节。细菌/电极相互作用过程中细菌外膜大分子链构象也会发生相应变化,为了探究EET过程对细菌外膜大分子链构象的影响,使用蠕虫链模型对细菌外膜大分子链进行了数值模拟。模拟结果显示当EET过程导致相互作用增强时,细菌外膜大分子链长度更短,外膜大分子链折叠次数更多,体现为拥有更小的轮廓长度和更多的展开事件。这揭示了 EET过程能够影响细菌外膜大分子的构象从而调整在材料上的相互作用行为。最后,为了研究界面相互作用对EET过程的影响,通过高电导率的聚吡咯和低电导率的聚多巴胺包覆活性颗粒污泥的方式构建新的细菌和电极相互作用界面——细菌/聚合物/电极界面。结果表明经过聚吡咯包覆的颗粒污泥,峰值电流同比处理前增加37.3%,库伦效率增加157.4%,电化学活性提高,电化学阻抗降低27.9%;经过聚多巴胺包覆的颗粒污泥,峰值电流同比处理前降低56.4%,库伦效率降低6.9%,电化学活性降低,电化学阻抗提高42.5%。这证明了改变界面相互作用实现EET速率以及BES电化学性能调控的可行性。总之,本文探明了 BES中细菌/电极界面作用与电子传递过程耦合作用机制,为微生物与电极界面之间的关系提供了新的认识。

关键词：微生物电化学系统胞外电子传递界面相互作用原位电化学单细胞力谱聚合物包覆