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2 篇 学位论文
2 篇 会议

馆藏范围

4 篇 电子文献
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日期分布

学科分类号

4 篇 工学
- 2 篇 化学工程与技术
- 2 篇 环境科学与工程（可...

主题

4 篇 产氢效果
1 篇 剩余污泥
1 篇 铁碳微电解
1 篇 厌氧生化处理技术
1 篇 泡沫镍阴极材料
1 篇 强化效应
1 篇 硫酸盐还原反应
1 篇 微生物电解池
1 篇 运行模式
1 篇 废水处理
1 篇 发酵制氢
1 篇 乳糖
1 篇 生物制氢技术
1 篇 挡板式微生物电解...
1 篇 产氢细菌
1 篇 能量回收性能

机构

3 篇 哈尔滨工业大学
1 篇 上海工程技术大学
1 篇 中国科学院大学
1 篇 东北林业大学

作者

2 篇 任南琪
1 篇 李永峰
1 篇 李威
1 篇 焦安英
1 篇 邢德峰
1 篇 赵昕悦
1 篇 王东阳
1 篇 陈红
1 篇 白舜文
1 篇 张磊

语言

4 篇 中文

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排序：

硒修饰泡沫镍阴极MEC强化剩余污泥产氢与机制研究

硒修饰泡沫镍阴极MEC强化剩余污泥产氢与机制研究

引用

作者：李威哈尔滨工业大学

学位级别：博士

市政污水处理厂在利用生物法处理污水中会产生大量的剩余污泥，这些污泥中不仅包含许多有机物，还存在氮、磷以及重金属污染物等，对人体和环境造成危害。如何将剩余污泥中碳源有效释放并转化为资源是污泥处理技术的发展方向。本研究针... 详细信息

市政污水处理厂在利用生物法处理污水中会产生大量的剩余污泥，这些污泥中不仅包含许多有机物，还存在氮、磷以及重金属污染物等，对人体和环境造成危害。如何将剩余污泥中碳源有效释放并转化为资源是污泥处理技术的发展方向。本研究针对剩余污泥作为基质在微生物电解池（microbial electrolysis cell,MEC）系统难以持续产氢的问题，开发高铁酸钾联合超声（K2FeO4/ULT）预处理方法有效水解剩余污泥为MEC系统提供充足碳源，并通过开发具有三维结构硒修饰泡沫镍阴极材料（Se@NF）抑制MEC系统中产甲烷过程。采用电化学、材料学以及微生物学方法，研究了Se@NF阴极特性及对MEC系统处理污泥和产氢气效果的影响，阐明了Se@NF阴极上生物膜去除产甲烷相关功能酶从而抑制产甲烷的作用机理，从而建立了MEC系统处理剩余污泥同时持续性产氢的调控策略。　　开展了K2FeO4/ULT预处理工艺水解剩余活性污泥研究，对比了原泥和几种常用的污泥预处理方式，其中包括碱处理、高铁酸钾处理、碱和超声联合处理以及高铁酸钾和碱联合处理，结果表明K2FeO4/ULT预处理具有最佳的污泥水解效果。K2FeO4/ULT预处理后污泥的溶解性化学需氧量（Soluble chemical oxygen demand，SCOD）浓度最高可达到10206mg/L,挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids，VFAs）浓度最高达到9160mg/L，超过原泥的4倍以上。经过90min反应后污泥降解程度（Disintegration degree，DD）达到40%，降解效率是原泥的9倍以上。90%以上的污泥粒径从116.4μm降到61.2μm，挥发性悬浮物（Volatile suspended solid，VSS）去除率达到18%，是原泥的3倍以上。同时，揭示了K2FeO4/ULT预处理方法对污泥水解的作用机制，高铁酸钾中六价铁在氧化有机物后被还原成二价铁和三价铁，会催化超声中形成的大量羟基自由基活性，形成协同效应从而更有效的水解污泥。通过K2FeO4/ULT预处理后的污泥共产生了728.2mL（7.3g污泥）甲烷气，是原泥的1.5倍。经过Hiseq测序和Weighted UniFrac聚类为代表的分子生态学分析表明，K2FeO4/ULT预处理后污泥中的群落适合厌氧发酵产生物气，其中主要优势的古菌为产甲烷球菌属和产甲烷杆菌属。　　开发了具有三维结构的硒修饰泡沫镍阴极材料，并在0.6V外加电压下运行MEC反应器。对比了退火法和粘合法的阴极制作方式对反应器效能的影响，结果表明退火法在产氢效果方面更有优势，最高产氢速率可以达到0.341±0.017L/L?d,是辊压活性炭阴极MEC反应器的2.6倍，氢气组分含量最高达到81.8%，并且在全部运行过程中几乎检测不到甲烷（＜0.2%）。同时，Se@NF阴极MEC反应器的SCOD去除率最高可以达到76.8%。电化学分析显示Se@NF阴极MEC中电流比辊压活性炭阴极和泡沫镍阴极材料MEC高5.8~9.2倍，验证了高铁酸钾还原得到的三价铁可以有效提高MEC的电流输出。X射线衍射结果表明硒在阴极材料中高度结晶，清晰的布拉格反射与六角形晶格（三角晶体系统）有关。证明在泡沫镍中只存在短程有序的硒，而没有观察到长称有序的硒。通过微生物群落分析，Se@NF阴极MEC的阳极生物膜主要优势菌为产电菌Geobacter，其次为具有发酵产酸能力的Petrimonas和Anaerovirgula。辊压活性炭阴极和泡沫镍阴极生物膜中都含有相对丰度较高的Methanobacterium，而Se@NF阴极生物膜上没有检测到产甲烷古菌，证实了Se@NF阴极具有抑制产甲烷的能力。Se@NF阴极MEC反应器产生的氢气没有被产甲烷古菌利用从而得到了更高的氢气产率。　　对比了Se@NF阴极和传统铂碳（Pt@CC）阴极在MEC系统中以0.8V外加电压运行产氢和产甲烷效果。Se@NF阴极MEC在运行过程中最高产氢速率达到0.522±0.057L/L?d，平均氢气产量超过0.4L/L?d，远高于实验过程中产生大量甲烷的Pt@CC阴极MEC。同时，氢气组分含量达到80.67%~89.79%，而甲烷组分含量只有0.11%~0.94%。Se@NF阴极在产氢速率和氢气组分含量方面超过目前为止利用剩余活性污泥为基质MEC的产氢效果。Se@NF阴极MEC的电流密度最高达到152.4±32.6A/m3。X射线光电子能谱分析（XPS）表明在Ni2p和Se3p区，阴极表面主要含有Ni2+和Se6+的高氧化态。通过Illumina Hiseq测序结果表明在阴极生物膜中，Pt@CC阴极组的产甲烷古菌Methanobacterium占据优势，而Se@NF阴极组中几乎检测不到Methanobac

关键词：剩余污泥微生物电解池泡沫镍阴极材料产氢效果

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铁碳微电解强化厌氧产氢及硫酸盐还原

铁碳微电解强化厌氧产氢及硫酸盐还原

引用

作者：张磊中国科学院大学

学位级别：博士

厌氧生化处理技术在处理废水的同时能够实现能源和资源的有效回收，在应用范围、成本与生态方面都具有显著的特点。但是，该技术自身也存在着诸多缺点。专性厌氧菌世代周期长，而且对环境条件要求严格，为了满足厌氧处理正常运行的要求... 详细信息

厌氧生化处理技术在处理废水的同时能够实现能源和资源的有效回收，在应用范围、成本与生态方面都具有显著的特点。但是，该技术自身也存在着诸多缺点。专性厌氧菌世代周期长，而且对环境条件要求严格，为了满足厌氧处理正常运行的要求，常会增加额外的费用和工作量。厌氧微生物对有毒物质比较敏感，当废水中含有高浓度的含硫化合物尤其是硫酸盐时，生成的硫化物会对正常的厌氧过程造成不利的影响。因此，有必要研究强化厌氧产能和硫酸盐还原的新方法，这对厌氧生物处理技术的推广、废水的有效处理和能源化都具有重要的意义。　　针对以上问题，本论文利用铁碳微电解的还原性及微电解过程中释放出的Fe2+的特性，将铁碳微电解系统内置于厌氧反应器内用以强化废水厌氧生化处理的效果。实验重点开展了基于铁碳微电解强化厌氧暗发酵产氢和硫酸盐还原的研究，结合高通量测序技术探究了铁碳微电解强化技术对厌氧微生物的影响，主要研究结果如下:　　1.铁碳微电解能够有效地增强厌氧暗发酵产氢的效果，并且强化效果优于零价铁法。结果表明，铁碳微电解法能够将产氢量提高50.2％，最大产氢速率提高77.8％;零价铁法仅能分别提高38.6％和46.1％。铁碳微电解法能够缓冲暗发酵过程中造成的pH下降，降低厌氧反应器中的ORP，提高微量元素铁的浓度，优化厌氧反应过程的环境因子。铁碳微电解法还能够提高反应器中活性污泥的浓度，高通量测序结果显示铁碳微电解法能够更好地提高活性污泥中的生物多样性，促进产氢菌梭菌属（***）的生长和富集，优化反应器内的微生物群落结构。　　2.考察了铁碳微电解与Ni2+、Zn2+、Mg2+协同作用下对暗发酵产氢的影响。在一定浓度范围内，微量元素能进一步提高铁碳微电解强化产氢系统的效果，并且强化作用优于单一使用金属离子强化。高浓度Ni2+和Zn2+会抑制产氢，而Mg2+在高浓度时则不会出现抑制现象。铁碳微电解可以减轻高浓度Ni2+和Zn2+对产氢的抑制作用，但是与高浓度的Mg2+共同作用时则会抑制产氢。　　3.微电解过程中的阴极析氢可以为硫酸盐还原提供电子供体，同时Fe对酶有调节和激活作用。基于上述原理，研究了在不同环境条件下，铁碳微电解法对硫酸盐还原的强化作用。结果表明，铁碳微电解法能够提高反应器的硫酸盐还原速率、去除率和底物利用率，减小低温对硫酸盐还原的不利影响，增强硫酸盐还原菌(SRB)对酸性废水的耐受性。高通量测序结果显示，铁碳微电解能够提高反应器内的微生物多样性，且氢自养型硫酸盐还原菌***的相对丰度高于对照反应器。　　4.最后针对酵母、酿造等废水废水高COD、高硫酸盐的水质特点，考察了铁碳微电解法处理高浓度硫酸盐有机废水的效果。实验结果表明，铁碳微电解法能够同时提高反应器内的产氢量和硫酸盐去除率;而且铁碳微电解法能够减轻产酸过程对SRB的抑制。在废水pH=7时，与对照组相比，产氢量提高了30.6％，硫酸盐去除率提高了115％;在废水pH=5.5时，产氢量相比于对照组提高了49.3％，此时对照组中的SRB活性已被完全抑制，而强化反应器仍能获得59.48±1.07％的硫酸盐去除率。通过高通量测序技术发现，铁碳微电解强化的厌氧反应器内，产酸菌和硫酸盐还原菌大量共生并富集，生物多样性较高。

关键词：废水处理厌氧生化处理技术铁碳微电解产氢效果硫酸盐还原反应强化效应

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挡板式微生物电解池产氢研究

挡板式微生物电解池产氢研究

引用

中国环境科学学会水污染治理技术创新与产业升级(扬州)论坛

作者：白舜文邢德峰赵昕悦任南琪哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨 150090

根据微生物电解池(MEC)需要放大化研究的总体趋势,本实验构建了总体积为3L的挡板式微生物电解池.以乙酸钠为底物,MFC预富集过的碳刷和辊压有活性炭催化剂的不锈钢网为阳、阴极材料,在间歇—连续流的运行模式下,探讨挡板式MEC的产氢效能... 详细信息

根据微生物电解池(MEC)需要放大化研究的总体趋势,本实验构建了总体积为3L的挡板式微生物电解池.以乙酸钠为底物,MFC预富集过的碳刷和辊压有活性炭催化剂的不锈钢网为阳、阴极材料,在间歇—连续流的运行模式下,探讨挡板式MEC的产氢效能.实验结果表明,静态条件下挡板式MEC可获得58.6A/m3的最大电流密度及228.75ml的氢气产量;在连续流条件下,可获得50A/m3左右的电流密度,70％左右的COD转化率及304ml的日平均氢气产量.最后,通过能量回收性能分析,挡板式MEC可实现40％的氢能回收率及97.41％左右的总能量回收率.

关键词：生物制氢技术挡板式微生物电解池运行模式能量回收性能产氢效果

来源：评论

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新型产氢细菌Biohybactium R3利用乳糖进行发酵产氢的实验研究

新型产氢细菌Biohybactium R3利用乳糖进行发酵产氢的实验研究

引用

2008年生物炼制技术交流和产业化研讨大会暨第三届全国化工应用技术开发热点研讨会

作者：王东阳李永峰任南琪陈红焦安英哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040 上海工程技术大学化工学院上海201620 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040

以高效产氢新菌Biohybactium R3为研究对象,探讨了以乳糖作为底物时,不同的乳糖浓度和不同的pH对R3的产氢效能和生长的影响.实验发现,R3能很好地运用乳糖为自身的营养物质进行生长和产氧.当乳糖质量浓度为15 g/L、初始pH为6.0时,R3的气... 详细信息

以高效产氢新菌Biohybactium R3为研究对象,探讨了以乳糖作为底物时,不同的乳糖浓度和不同的pH对R3的产氢效能和生长的影响.实验发现,R3能很好地运用乳糖为自身的营养物质进行生长和产氧.当乳糖质量浓度为15 g/L、初始pH为6.0时,R3的气体总产量和细胞干重达到最大值,分别为450 mL和1.36 g/L.

关键词：产氢细菌乳糖发酵制氢产氢效果

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