廣州感潮河道黑臭底泥產(chǎn)電及修復研究

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1、碩士學位論文廣州感潮河道黑臭底泥產(chǎn)電及修復研究作者姓名楊玥學科專業(yè)環(huán)境工程指導教師張?zhí)礁苯淌谒趯W院環(huán)境與能源學院論文提交日期2015年6月ElectricityproductionandRemediationofOdor-BlacksedimentinGuangzhoutidalriverADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangYueSupervisor：AssociateProf.ZhangTaipingSouthChinaUni

2、versityofTechnologyGuangzhou,China分類號：X522學校代號：10561學號：201220118050華南理工大學碩士學位論文廣州感潮河道黑臭底泥產(chǎn)電及修復研究作者姓名：楊玥指導教師姓名、職稱：張?zhí)礁苯淌谏暾垖W位級別：工學碩士學科專業(yè)名稱：環(huán)境工程研究方向：生態(tài)工程與環(huán)境修復論文提交日期：2015年6月24日論文答辯日期：2015年6月5日學位授予單位：華南理工大學學位授予日期：2015年月日答辯委員會成員：主席：黨志委員：黃偉林秦玉潔楊琛易筱筠華南理工大學學位論文原創(chuàng)性聲

3、明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：曰期：M/y年6月8曰學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即:研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權單位屬華南理工大學。學校有權保存并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許

4、學位論文被查閱（除在保密期內的保密論文外）；學校可以公布學位論文的全部或部分內容，可以允許采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文。本人電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致。本學位論文屬于：密，在_____年解密后適用本授權書。.保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內師生和與學校有共享協(xié)議的單位瀏覽；同意將本人學位論文提交中國學術期刊(光盤版）電子雜志社全文出版和編入CNKI《中國知識資源總庫》，傳播學位論文的全部或部分內容。(請在以上相應方框內打“V”）作者簽名：日期6.8指導教師簽名：日期t§■摘要本研

5、究利用黑臭河涌底泥、50mM/L的鐵氰化鉀緩沖液、雙室型有機玻璃反應器和質子交換膜構建了一種雙室型微生物燃料電池（Microbialfuelcell,MFC），通過改變MFC的運行條件，研究了電池的啟動及產(chǎn)電能力，分析了MFC對底泥的修復效果，并進一步研究了MFC產(chǎn)電過程中甲烷的排放情況。研究結論如下：（1）以底泥為陽極接種物，1g/L的葡萄糖溶液為營養(yǎng)液，采用序批式培養(yǎng)方法啟動電池。經(jīng)過約720h的運行后，MFC成功啟動，且電壓最高可達到0.767V。啟動成功后，以底泥為陽極基質，能在較長時間內（>200

6、h）維持較高的電壓水平。（2）本研究分別以底泥、50mM/L的鐵氰化鉀緩沖液構建實驗系統(tǒng)，每個運行周期均設置處理組和對照組進行實驗。在只改變外接電阻、對陰極室曝氣和添加鐵氰化鉀的運行周期中，各個電池的內阻比較接近，均在1300Ω左右。電池的功率密度分別在外接電阻為1500Ω處、陰極室曝氣6h和陰極室鐵氰化鉀濃度為200mM/L時達到最大，對應-2-2-2的最大功率密度分別為4.94mW·m、6.00mW·m和6.45mW·m。在向陰極室添加氯化鈉溶液，改變溶液電導率和改變陽極基質組成后，電池電阻有了較大變化

7、。隨著氯化鈉濃度的增加，內阻呈降低的趨勢，最大功率密度出現(xiàn)在氯化鈉濃度為200mM/L處，為-26.64mW·m，內阻為1140.4Ω。在泥水體積比例為1:1時，內阻僅為902.1Ω，最大輸出-2功率密度為7.24mW·m。電池內阻整體上較大的原因主要是質子交換膜的存在增大了內阻，且底泥本身為泥水混合物，內阻比水溶液要大許多。（3）構建的雙室MFC系統(tǒng)能夠在產(chǎn)電的同時能實現(xiàn)對底泥的修復。研究結果表明，電極生物膜的存在大大促進了有機質的降解。五個運行周期中，電池對底泥有機質的最高去除率分別達到7.83%、11

8、.65%、10.15%、11.35%和11.57%。有機質的最高去除率均在電池的最大功率密度處達到。同一運行周期中，隨著功率密度的提升，有機質的去除率增加。（4）陽極生物膜的存在在一定程度上達到了將磷從底泥中去除的效果。在以底泥有機質為主要燃料來源時，系統(tǒng)的輸出功率密度變化與銨態(tài)氮的去除趨勢沒有呈現(xiàn)出特別明顯的規(guī)律。底質中銨態(tài)氮可作為電子供體被生物膜氧化去除。陽極室的厭氧環(huán)境有利于反硝化作用對硝酸鹽的去除。同時，