论文部分内容阅读
目前,环境污染问题日益严重,中国是腈纶生产大国,腈纶废水中含有大量难降解有机物。微生物燃料电池在控制环境污染的同时生产清洁能源,是一种具有良好前景的新技术。将微生物燃料电池技术用于降解腈纶废水,在解决腈纶废水难降解现状的同时为开发新能源提供了新方向。本论文以中国石油抚顺腈纶厂的腈纶废水为研究对象,结合微生物燃料电池的特点,分别构建了以聚合废水与四效废水为阳极底物的双室微生物燃料电池,考察了微生物燃料电池的影响参数及对废水的处理效果,分析了其中的微生物。 (1)丙烯腈四效废水可以用于构建上流式微生物燃料电池。电池静态稳定电压为280mV左右,动态稳定电压为530mV左右。 (2)在动态稳定条件下,电池操作参数和结构参数对电池输出电压影响程度不同:阳极溶液浓度及停留时间对电池输出电压的影响较小,但缓冲溶液影响较大。当阳极溶液pH值在7左右时,MFC输出功率最大。外电阻增大,电池输出功率先升高后降低。小粒径活性炭及椰壳活性炭作为阳极填料有利于MFC稳定。Nafion117质子交换膜性能优越。质子交换膜面积越大稳定输出电压越高。 (3)溶液流动有利于降低MFC的表观内阻。在长时间(≥24h)运行条件下,出水pH值缓慢升高,氨氮迅速升高,COD浓度逐渐降低。MFC对四效废水降解效率较高,但无法去除氨氮。从进出水GC-MS分析结果可知,四效废水以含氮类有机物为主要污染物,动态微生物燃料电池有效的降解了丙烯腈四效废水中含氮类有机物。 (4)四效废水MFC中优势菌主要为红球菌属(Rhodococus sp.)、黄色杆菌属(Xanthobcater sp.)、贪铜菌属(Cupriavidus sp.)、微杆菌(Microbateriaceae sp.)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium sp.)。 (5)聚合废水微生物燃料电池启动时间长,输出电压较低且不稳定。长时间运行,聚合废水MFC的出水COD值降低,氨氮值升高,pH值偏强酸性。根据聚合废水进水的GC-MS分析,聚合废水中以含氮类有机物为主要污染物,占总有机物含量的44.56%。主要含有硝基苯、2-甲基苯胺、乙胺、对氨基-N,N-二甲基苯胺等物质。聚合废水中含有较多的胺类物质,结果表明聚合废水不适宜用微生物燃料电池处理。