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文檔簡介
1、升流式厭氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)-微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell,MFC)生物傳感器因其能夠對UASB運行狀態(tài)進行穩(wěn)定監(jiān)測而被廣泛研究。顆粒污泥作為UASB-MFC耦合系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵,因其具有較高的生物活性,助于快速降解有機物,利于生物傳感,而零價鐵(Zero-valent Iron,ZVI)具有吸附作用,能使微生物快速聚集。因此本文將零價鐵應用于
2、UASB-MFC耦合系統(tǒng)中,研究ZVI對污泥顆粒化的影響;此外,由于UASB-MFC耦合系統(tǒng)受水解酸化及MFC電子傳遞等影響,從而導致生物傳感性能受阻,響應時間長。因而利用ZVI較強的還原性能研究其對生物傳感的影響。根據(jù)課題的實驗研究與分析,得出如下結論:
1.零價鐵能夠有效促進污泥顆?;M程。通過不同ZVI濃度投加后反應器狀況對比,反應器R1(ZVI0mg/L)內污泥平均粒徑由52μm增長到851μm,而投加零價鐵后顆粒平均
3、粒徑的增大,其中R4(ZVI30mg/L)中粒徑增加最多,由55μm增加至1332μm,且其大顆粒污泥所占比例較高。除此之外,零價鐵促進系統(tǒng)內胞外聚合物中蛋白質的分泌,使污泥絮凝性能得到改善,同時相對應的降低Zeta電位,說明適量零價鐵能夠有效促進污泥顆?;M程。
2.零價鐵對于強化生物傳感器產電性能與傳感性能具有一定作用。通過對比電信號和pH對濃度變化的反饋時間,得出電信號對濃度的反饋比pH的反饋更加快速。在500-2000
4、mg/L范圍內,ZVI不僅能夠加速電信號及pH反饋速率,縮短反饋時間,且能對電信號起到擴增作用;在2000-6000mg/L范圍內,ZVI的投加反而會對pH的反饋有所延滯。通過電化學測試得出,投加零價鐵能夠提升MFC的功率密度及庫倫效率,降低內阻。由于零價鐵增加溶液的離子強度,能夠提升細菌和陽極表面電子的傳遞,使其電化學活性增強,助于MFC的電子傳遞過程,益于生物傳感器性能提升。
3.零價鐵能提高水解酸化效率并優(yōu)化產酸類型。當
5、有機負荷為0.36gCOD/gMLSS·d時,各系統(tǒng)TVFA均維持在70mg/L,且VFA成分以乙酸為主,達到50%,ZVI對于VFA成分影響并不明顯;在有機負荷為4.32gCOD/gMLSS·d時,系統(tǒng)負載過大,出現(xiàn)酸化狀態(tài),ZVI0mg/L時TVFA為1424mg/L,而隨著ZVI投加量增加,TVFA顯著降低,ZVI50mg/L時,TVFA為814mg/L,下降43%。零價鐵的加入使反應器內丁酸占總揮發(fā)性脂肪酸比例降低6%-21%,
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