2020级本科毕业论文答辩陈述
1. 研究背景
1.1 水体氮素污染
1.1.1 水体氮素来源及组成
- 水体氮素主要来源于农业化肥、工业废水和生活污水排放。
- 农业化肥中的氮素通过地表径流进入水体，导致水体富营养化。
- 工业废水中的氮素主要来源于化工、化肥和造纸等行业。
- 生活污水中的氮素主要来源于人类排泄物和洗涤剂。
1.1.2 水体氮素危害
- 水体氮素污染会导致水体富营养化，引起藻类大量繁殖，降低水体透明度。
- 藻类大量繁殖会消耗大量溶解氧，导致水体缺氧，影响水生生物的生长和繁殖。
- 水体氮素污染还会导致水体中的氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐含量增加，对人类健康构成威胁。
1.2 传统废水脱氮处理技术优缺点
- 传统废水脱氮处理技术主要包括生物脱氮和化学脱氮。
- 生物脱氮技术主要包括硝化和反硝化过程，具有处理效果好、能耗低等优点，但处理周期长，对环境条件要求较高。
- 化学脱氮技术主要包括离子交换、膜分离和电化学等方法，具有处理速度快、效率高等优点，但运行成本高，可能产生二次污染。
2. 研究目的与意义
2.1 厌氧氨氧化工艺
- 厌氧氨氧化工艺是一种新型的生物脱氮技术，具有处理效率高、能耗低等优点。
- 厌氧氨氧化工艺可以将氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气，实现无害化处理。
2.2 微生物燃料电池
- 微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能转化为电能的技术。
- 微生物燃料电池可以利用厌氧氨氧化工艺产生的电子，实现能量的回收和利用。
3. 厌氧氨氧化微生物燃料电池耦合工艺
3.1 技术路线
- 将厌氧氨氧化工艺和微生物燃料电池耦合，实现废水处理和能量回收的双重目标。
- 利用厌氧氨氧化工艺处理废水中的氨氮和亚硝酸盐氮，同时产生电子。
- 利用微生物燃料电池将电子转化为电能，实现能量的回收和利用。
3.2 实验装置与运行方案
3.2.1 实验装置
- 实验装置包括厌氧氨氧化反应器和微生物燃料电池。
- 厌氧氨氧化反应器采用填充床反应器，填充生物膜载体。
- 微生物燃料电池采用双室结构，包括阴极、阳极和质子交换膜。
3.2.2 运行方案
- 实验运行采用序批式运行方式，周期为24小时。
- 厌氧氨氧化反应器和微生物燃料电池串联运行，厌氧氨氧化反应器产生的电子传递到微生物燃料电池的阳极。
3.3 实验材料
3.3.1 实验废水
- 实验废水采用模拟废水，包含氨氮、亚硝酸盐氮和有机物。
- 模拟废水浓度根据实际废水情况进行调整，以适应不同实验条件。
3.3.2 实验污泥
- 实验污泥采用厌氧氨氧化污泥，具有高效脱氮能力。
- 实验污泥的浓度和活性对实验结果有重要影响，需要进行预处理和优化。
3.4 实验运行参数
- 实验运行参数包括pH、温度、溶解氧和有机物浓度等。
- 实验运行参数需要根据实验目的和条件进行优化和调整，以实现最佳处理效果。
3.5 分析项目和方法
3.5.1 实验主要仪器和设备
- 实验主要仪器和设备包括厌氧氨氧化反应器、微生物燃料电池、pH计、溶解氧仪和电导率仪等。
- 仪器和设备的选择和配置需要根据实验需求进行合理选择和配置。
3.5.2 实验分析与测定方法
- 实验分析与测定方法包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮、电导率和电流等指标的测定。
- 测定方法需要根据实验需求进行选择和优化，以实现准确和高效的分析。
4. 实验结果与分析
4.1 不同pH下Anammox AFB-MFC系统脱氮效果变化
- pH对Anammox AFB-MFC系统的脱氮效果有显著影响。
- 当pH在7.0-8.0范围内时，系统的脱氮效果最佳。
- pH过高或过低都会导致脱氮效果下降，影响系统的稳定运行。
4.2 不同Fe2+浓度下Anammox AFB-MFC系统脱氮效果变化探究
- Fe2+浓度对Anammox AFB-MFC系统的脱氮效果有重要影响。
- 当Fe2+浓度在0.1-0.5mmol/L范围内时，系统的脱氮效果最佳。
- Fe2+浓度过高或过低都会导致脱氮效果下降，影响系统的稳定运行。
5. 结论与建议
5.1 结论
- 厌氧氨氧化微生物燃料电池耦合工艺是一种高效、节能的废水处理和能量回收技术。
- 该技术可以将厌氧氨氧化工艺产生的电子传递到微生物燃料电池的阳极，实现能量的回收和利用。
- 实验结果表明，该技术在不同pH和Fe2+浓度下均具有良好的脱氮效果。
5.2 创新点
- 该研究首次将厌氧氨氧化工艺和微生物燃料电池耦合，实现废水处理和能量回收的双重目标。
- 实验结果表明，该技术在不同的pH和Fe2+浓度下均具有良好的脱氮效果，具有广泛的应用前景。
5.3 建议和展望
- 建议进一步优化实验条件，提高系统的稳定性和处理效率。
- 建议开展实际废水处理应用研究，验证该技术的可行性和实用性。
- 展望未来，该技术有望成为一种高效、节能的废水处理和能量回收技术，为我国水环境保护和能源回收提供有力支持。
