pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷效果的影响

臧华生1,2,周新国1*,李会贞1,甄 博1,田广丽1,杨慎骄1,雍蓓蓓3

(1.中国农业科学院农田灌溉研究所,河南新乡453003;2.中国农业科学院研究生院,北京100081;3.河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站,河南商丘476000)

摘要:【目的】探究pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷的影响,找出适宜pH值的和碳氮比。【方法】采用单室微生物燃料电池装置,设置不同的阳极液的pH值(W1=5、W2=6、W3=7、W4=8、W5=9);选取pH值=7,设置不同的碳氮比(N1=1∶1、N2=2∶1、N3=4∶1、N4=8∶1、N5=16∶1),共10个处理,测量2个反应周期内输出电压值、COD、氨态氮、硝态氮、总氮和总磷的变化。【结果】在其他条件相同的情况下,只改变阳极液的pH值,输出电压随pH值增大先增大后减小;pH值为8时产电性能最佳,最大电压为204.74 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总氮随pH值增大呈先降低后增大的趋势,在pH值为8时,其去除效率最高,分别为74%、38%、93%和58%;在pH值为9时,总磷的去除效率最优为24%。只改变碳氮比时,当碳氮比为4时电压最大,为158.33 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总磷的去除率随碳氮比增大先增大后减小,当碳氮比为4时,COD的降解率最大为65%;当碳氮比为2时,氨态氮的降解效率最好为35%;当碳氮比为8时,硝态氮和总磷的去除效率最高,分别为96%和16%;总氮的去除效率随碳氮比的增大而提高,当碳氮比为16时,总氮的去除效率最高,为59%。【结论】碳氮比为4∶1、pH值为8时可以取得较好的脱氮除磷效果。

关 键 词:碳氮比;pH值;电压;COD;氮磷;降解率

0 引言

种植棉花、大豆等冠层覆盖程度较高的矮秆作物可有效减少农田地表径流氮磷流失量[1],但是我国的黄淮海平原在6—9月以种植玉米为主。在玉米的整个生育期内属于雨热同期,降雨频繁并多以暴雨的形式出现。氮磷的排放受降雨、作物种植、养分管理和生产活动等多种因素的影响[2]。降雨的淋洗作用使得施入农田的氮磷肥随排水流失,成为农业水域非点源污染的主要来源,且降雨离施肥日期越近氮磷的流失量越大。因此,研究农田排水过程中氮磷的迁移转化规律以及消除氮磷对水体的不利影响成为人们关注的焦点。张露萍等[3]报道,在相同施肥处理条件下,产流开始的前8 h内,氮素的流失量呈增加趋势,之后氮素的流失量呈下降趋势。其中地表径流流失的NH4+、TN质量浓度分别达到3.24、15.60 mg/L,均高于国家规定的地表水V类标准。为了消除过量流失的氮磷对水体的不利影响,以往众多学者对生态沟渠的氮磷去除效率进行了研究[4-6],当地表径流水中氮磷量较低时,经过生态沟渠的净化可以达到排放标准;但是在氮磷量较高时生态沟渠的作用就有点“捉襟见肘”了,这些排水经过生态沟渠进入承泄区后造成严重的水污染,同时在实际应用中生态沟渠存在沟渠随意硬化,植物品种单一、人工化太多等问题[7]。因此,需要找出一种新的方法与生态沟渠结合共同去除排水中高质量浓度的氮磷。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称MFC)是在厌氧的条件下,微生物将污染物降解并产生电能的装置。而含有高质量浓度氮磷的农田排水可以作为电池的阳极液,排水沟渠底部的厌氧菌作为产电菌参与硝化反硝化等反应的电子传递过程达到去除氮磷的效果,在渠系厌氧菌层用碳刷作为阳极,在水层表面用碳毡作为阴极,用空气中的氧气作为电子受体形成闭合回路。这样在水流速度不是很大的渠系,排水可以为微生物源源不断的送去营养物质,从而达到净化目的。与传统的污水处理方式相比,MFC具有原料广泛、条件温和、清洁高效等诸多优势[8-10]。为了探究MFC的废水的处理效果,杨金萍等[11]研究了生物阴极双室MFC的产电性能及其对硝酸盐污染物的去除效果,发现COD的去除率为82.40%,运行40 d后硝态氮的降解率可达85%以上,最大输出电压为119.60 mV。冉春秋等[12]以厌氧硝化菌和反硝化菌为接种菌,构建单室无膜微生物燃料电池,发现COD的去除率达到96.50%,氨氮和硝态氮的去除率分别可达93.50%和96.70%,电池最大输出电压为182.50 mV,但其运行周期过长。COD和氮磷的去除率受到碳氮比(C/N)、温度、pH值、溶解氧、外电阻等诸多因素的影响[13-15]。前人研究证明碳氮比、pH值对双室MFC的产电性能和氮磷降解效果至关重要,然而关于碳氮比、pH值与单室MFC产电性能和氮磷去除率之间的关系探讨还不够深入。为此,采用单室空气阴极微生物燃料电池处理实验室配置含有氮磷的污水,探究单因素变量条件下,不同碳氮比、不同pH值对MFC的输出电压和氮磷降解效率的影响,从而对优化微生物燃料电池运行参数提供一定科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验中使用的单室微生物燃料电池装置(8 cm×7 cm×7 cm)均为有机玻璃制成,内腔直径为5 cm,长度为6 cm,有效容积为96 mL。以碳纤维制成的碳刷(Ф27 mm×30 mm(L))作为阳极,为增加其表面的亲水性和生物吸附性,对阳极碳刷进行改性[16]。阴极选用100目的不锈钢网(SUS-304,筛孔尺寸为0.15 mm)作为基层,具体的制作过程参照logan实验室的做法[17],阴极的有效面积为19.62 cm2。电极由钛丝引出,然后采用导线连接外电阻(1 000Ω),形成闭合回路(图1)。

试验接种菌取自河南省商丘市梁园区李庄乡邓斌口荷塘池底的污泥,经过60目的筛网筛除后进行厌氧培养,放入恒温培养箱中,温度设为30℃。阳极液的组成为1 g/L的葡萄糖,COD 1 067 mg/L,0.31 g/L的NH4Cl(NH4+为81.12 mg/L),0.14 g/L的KNO3(NO3-为19.96 mg/L),0.05 g/L的Na2HPO4(PO43-为13.02 mg/L),19.07 g/L的Na2B4O7,2.92 g/L的NaCl,12.37 g/L的H3BO3和12.50 mL的微量元素[18],其中Na2B4O7和H3BO3为缓冲液,维持阳极液pH值为7左右。将污泥厌氧驯化7 d后与阳极液以1∶1的比例混合放入反应器内,外接1 000Ω的定值电阻,开始启动。从开始启动MFC,每隔2 h测1次外电阻2端的电压,直到电压下降到30 mV以下时,更换阳极液,第2个测电压周期开始,如此循环2个周期。当连续2个产电周期的日均电压接近时,认为MFC启动成功。电池的整个启动及运行的过程都在30℃条件下进行。

图1 单室微生物燃料电池装置示意图

1.2 试验设计

试验设置碳氮比和pH值2个因素,pH值设置5个水平分别为5、6、7、8、9记为W1、W2、W3、W4、W5,以pH值=7(W3)为对照(CK)。不同的pH值由硼酸-硼砂缓冲液按照不同的比例进行配置,碳氮比为4∶1,其他条件和MFC启动阶段完全一样。在pH值为7时,碳氮比水平因素设置为1∶1、2∶1、4∶1、8∶1、16∶1,记为N1、N2、N3、N4、N5,以碳氮比4∶1(N3)为对照;不同的碳氮比由添加不同质量的葡萄糖调节,其添加的葡萄糖质量依次为0.25、0.5、1、2、4 g,其他条件和MFC启动阶段完全相同。具体试验设计如表1所示。

1.3 测定项目与方法

电压采用优利德UT-61E数字万用表进行检测与采集,COD采用快速密闭催化消解法测定[25]。TP采用钼酸铵分光光度法测定;TN采用过硫酸钾-紫外分光光度法;硝态氮、氨氮采用AA3流动分析仪测定。电流和功率密度P计算式为:

表1 试验设计

处理W1 W2 W3 W4 W5 pH值5 6 7 8 9 C/N 4∶1 4∶1 4∶1 4∶1 4∶1处理N1 N2 N3 N4 N5 pH值7 7 7 7 7 C/N 1∶1 2∶1 4∶1 8∶1 16∶1

式中:U为MFC外接电阻两端电压(mV);I为电流(mA);R为外接电阻(Ω)。

式中:V为阳极室体积(m3);P为功率密度(mW/m3

MFC极化曲线采用稳定放电法测定,首先将外电阻断开,形成开路,测定形成开路时的电压,然后接入不同的电阻,阻值从100 KΩ依次减小直至10Ω时,记录不同外阻对应的输出电压(每个电阻测试20 min)。根据所得电压值计算电流(或电流密度)绘制极化曲线。

2 结果与分析

2.1 MFC启动阶段运行稳定后的电学性质

由图2可知,1个周期内,MFC从启动到结束电压随时间呈先上升然后平稳运行最后下降的趋势。在启动初期阶段,由于前期微生物的驯化培养,微生物接触到阳极液后迅速适应了环境,因此MFC的电压上升比较快,最高输出电压达158.33 mV,随后逐渐平缓;当运行时间超过130 h后,电压迅速降到30 mV以下;更换阳极溶液,启动经历了21 h后电压迅速恢复到原来的水平。

图3为MFC稳定放电时的电压变化图及极化曲线图和功率密度图。由图3可知,开始阶段,电压从0电流密度时的开路电压快速下降,该区域(电流密度0~10 mA/m3)主要为活化极化;然后电压下降较缓慢,且随电流呈线性下降趋势,该区域(电流密度10~30 mA/m3)主要为欧姆极化;最后电压随电流增大继续降低,该区域(电流密度30~44 mA/m3)主要为浓差极化。极化曲线最大时的功率密度即为最大功率密度,为2.22 W/m3;功率密度最大时,内阻和外阻相等,因此MFC内阻为510Ω。

图2 电压随时间的变化曲线图

图3 极化曲线(电压)与功率密度曲线

2.2 pH值对MFC电化学性能、COD去除、脱氮除磷的影响

2.2.1 pH值对MFC的产电性能比较

碳氮比为4时,比较不同pH值对输出电压的影响,探究试验中微生物生长代谢所需的适宜pH值。图4为MFC在外接电阻为1 000Ω时,不同pH值下的电压变化情况,每个pH值处理均更换底物2次以确保试验的可重复性。从图4可以看出,输出电压随pH值的增大表现出先增大后减小的规律。对于不同的pH值水平,MFC启动初期电压无明显差异,在第1周期内MFC连续运行20 h后,各反应器都达到稳定的输出电压,主要是因为启动初期底物比较充足,微生物繁殖活动很激烈,数目增长非常迅速从而缩短了启动时间。启动39 h后MFC都达到最大输出电压,其中pH值=8处理输出电压最大,为204.74 mV。pH值=5和pH值=6处理的最高输出电压分别为102.41 mV和113.08 mV,分别是pH值=8的处理最大输出电压的50%和55%,但是两者的反应周期与pH值=8处理的反应周期(157 h)相比却大幅度延长,分别为209 h和194 h。因为酸性环境抑制了产电微生物的活性,导致分解有机物的速率减慢,从而延长了运行周期。当pH值=7处理时,最大输出电压为158.33 mV,运行周期为165 h,最大输出电压较pH值=5处理提高了54.60%。说明随着pH值接近中性或弱碱环境,最大输出电压显著升高,pH值对微生物的生长代谢影响较大,即影响产电。pH值=9处理的最大输出电压小于pH值=8处理的最大输出电压,pH值=9处理的最大输出电压为172.07 mV,原因可能是此时的pH值已经超出了微生物的适宜范围,微生物的生命活动开始受到抑制,但是其输出电压高于pH值=7处理,进一步说明中性偏碱的环境更适合厌氧污泥微生物菌群。

图4 不同pH值的电压变化

2.2.2 不同pH值的MFC除碳脱氮除磷的效率

从表2可以看出,一个反应周期内COD的去除率随着pH值的增大呈先增大后减小的趋势,其变化与电压随pH值变化一致。当pH值=8处理时,在一个产电周期内(157 h)COD的降解效率最大为74%,较pH值=7处理显著提高了9%。在一个反应周期内,随着pH值的增大,氨态氮的去除率呈先增大后趋于稳定的态势。在酸性环境下,氨氮的去除效率较低,最大也没有突破30%,在碱性环境下氨氮的去除效率略有提高,但是去除效率仍然不大,最大仅为38%。在一个反应周期内,硝态氮的去除率除在pH值=5处理的条件下稍低外,在其他pH值下去除率都很高,其中在pH值=8处理时,硝态氮的去除效率最大,为93%。说明碱性环境比较适合厌氧菌反硝化。随着pH值升高总磷的去除率也不断提高,在pH值为9处理时去除率最大,为24%;在pH值为5处理时去除率最小,为10%。总氮的差别整体来看不是很大。在pH值为5处理时,总氮的去除率最低,为42%;当pH值为8处理时,总氮的去除率最高,为58%。

表2 不同pH值处理下MFC除碳脱氮除磷的效率

注同一列不同小写字母表示各处理在P=0.05差异性显著(下同)。

处理pH值=5 pH值=6 pH值=7 pH值=8 pH值=9 COD去除率/%53e 57d 65c 74a 70b COD量/(mg∙L-1)501.49 458.81 373.45 277.42 320.10 NH4+去除率/%26d 28c 35b 38a 37a NH4+量/(mg∙L-1)60.01 58.39 52.71 50.28 51.09 NO3-去除率/%63d 82c 91b 93a 90b NO3-量/(mg∙L-1)7.37 3.58 1.78 1.38 1.98 TP去除率/%10d 11d 15c 18b 24a TP量/(mg∙L-1)11.70 11.57 11.05 10.66 9.88 TN去除率/%42d 45c 53b 58a 54b TN量/(mg∙L-1)58.61 55.58 47.49 42.44 46.48

2.3 不同碳氮比对MFC电化学性能、COD去除、脱氮除磷的影响

2.3.1 不同碳氮比的MFC的产电性能比较

在pH值=7处理时,比较不同C/N处理对产电性能的影响。图5是在不同C/N处理条件下电压随时间的变化情况(外接电阻为1 000Ω),同一C/N处理均更换底物2次以确保试验的可重复性。由图5可知,C/N=1∶1处理的电压一直维持在较低的水平,最大电压也没有超过40 mV,从整个变化曲线来看没有体现出较好的周期性。C/N=2∶1处理在启动阶段电压上升得很快,然后维持了约60 h后电压迅速下降到30 mV以下。C/N=4∶1处理输出电压达到最大为158.33 mV,其运行周期为165 h,与C/N=2∶1处理的周期(84 h)相比大幅度延长。当C/N=8∶1处理时,在第1周期电压比C/N=4∶1处理时略低,在第2周期两者的电压基本相当,可能是因为虽然产电菌的量在高碳氮比时比较多,但是碳刷电极的表面积是一定的,所以产电菌跟电极表面的接触存在接近饱和的现象,在2个碳氮比的试验中,单位时间内产电菌接触碳刷的次数基本一致,从而产电能力相当[19],但C/N=8∶1处理的反应周期(173 h)略长。C/N=16∶1处理电压开始下降,最大输出电压为111.56 mV,原因可能是当C/N过高时,渗透压会变大,微生物受到渗透压的影响,导致自身代谢速率会受到一定程度的抑制,进而影响产电,但反应周期开始变长。从图5来看,当C/N较低时(小于4∶1),最大输出电压随C/N增加迅速升高;当C/N较高时(4∶1或8∶1),电压随C/N增加上升缓慢,并逐渐趋近于一个最大值,这说明了最大输出电压不会随着C/N的增加而一直升高,也证实了并不是C/N越高越好,若C/N太高(C/N=16∶1),最大输出电压值会降低,降解底物所需周期明显延长,MFC的工作效率也随之降低。

图5 不同碳氮比的电压变化曲线

2.3.2 不同C/N除碳脱氮除磷效率

从表3可以看出,当C/N=1∶1处理时,COD的去除效率较低仅为13%,原因可能是厌氧菌的生命活动较弱对有机物的分解不够彻底,这一结果也导致电压较低。C/N=2∶1处理一个周期内(84 h)COD的去除率较C/N=1∶1处理有较大的提高,增幅达48%,说明此时微生物的生命活动比较旺盛,对碳源的分解速率加快。C/N=4∶1处理一个周期内(165 h)COD的去除效率达到最大,为65%,说明此时的C/N为适宜值。当C/N=8∶1处理时,COD略有下降,但与C/N=2∶1和C/N=4∶1处理相比相差不大,说明此时微生物的活性和COD的去除率均达到了稳定状态。C/N=16∶1处理一个周期内(213 h)COD的降解效率下降,一方面因为C/N过大,抑制了微生物的活性;另一方面因为底物的基数太大,去除效率低。除了C/N=1∶1处理,一个周期内氨态氮的去除效率随C/N升高而降低,C/N=2∶1处理去除率最大,为35%。一个周期内硝态氮的去除效率整体较好,从C/N≥4∶1以后硝态氮的去除率一直保持在90%以上,在C/N=8∶1处理时其去除率高达96%。总磷的去除效率较低,所有碳氮比处理均在20%以下,一个周期内(173 h)C/N=8∶1处理时去除率最大,为16%。一个周期内总氮的降解率除了C/N=1∶1处理较低外,其他都在30%以上,并且随着碳氮比的增加,去除效率不断提高。

表3 不同C/N对MFC除碳脱氮除磷的效率

处理C/N=1∶1 C/N=2∶1 C/N=4∶1 C/N=8∶1 C/N=16∶1 COD去除率/%13e 61b 65a 57c 39d COD量/(mg∙L-1)928.29 416.13 373.45 458.81 650.87 NH4+去除率/%8e 35a 31b 26c 19d NH4+量/(mg∙L-1)74.62 52.71 55.96 60.01 65.69 NO3-去除率/%26e 76d 91c 96a 94b NO3-量/(mg∙L-1)14.76 4.78 1.78 0.78 1.18 TP去除率/%6d 14b 15ab 16a 9c TP量/(mg∙L-1)12.22 11.18 11.05 10.92 11.83 TN去除率/%10e 32d 53c 56b 59a TN量/(mg∙L-1)90.96 68.72 47.49 44.46 41.43

3 讨论

微生物燃料电池的产电、去除COD、脱氮除磷受到温度、pH值、碳氮比等诸多因素的影响。本试验发现MFC的输出电压随pH值增大先增大后减小,其中pH值为8处理时输出电压最大,这与Yuan等[21]得出的MFC适宜pH值为7.5±0.5和He等[22]研究得出MFC的适宜pH值范围为8~10一致。原因是pH值为6或5时,由于微生物处于偏酸性的环境中,导致生物膜活性下降内阻增大[23],从而产电能力减弱;当pH的值超过产电菌的适宜范围后,产电菌活动同样也会受到抑制。COD的去除率随pH值增大先增大后减小,原因可能是产电菌是阳极微生物群落的优势种,酸性环境下微生物的活动受到抑制,碱性环境有利于产电菌氧化分解有机物,更多有机物被分解,促进了MFC产电,同时也提高了电池的COD降解效率。在pH值=8处理时,COD的去除率最大,为74%。该结果与周钺[24]处理养猪废水时,在pH值=10.2时COD的去除效率最大为76.4%稍有不同。原因可能是两者接种的微生物种群有差异。氨态氮的去除效率随pH值的增大而增大。有可能是因为pH值的改变使得氨氮的去除主导因素发生了变化[25]。一方面MFC环境为酸性时,氨氮的物理挥发受到抑制;另一方面当微生物的生存环境发生改变时,脱氮微生物的活性也会受到影响,使得氨氮的生物去除率降低。在不同pH值条件下,硝态氮的整体去除效果较好,尤其在碱性条件下效果更佳,原因是反硝化细菌比较适合碱性环境[26]。研究表明通常生物反硝化过程比较适宜的pH值应该在7.2~8.4之间,若不在此范围内则反硝化速率下降[27]这一观点与本研究结论基本一致。随着pH值的增大总磷去除率也逐渐增大。原因是在碱性条件下,游离态的磷转变为结晶体得以去除[28]。整体来看,磷的去除率不是很高,因为在厌氧的条件下,聚磷菌会释放吸收的磷,其次在偏酸性和35℃的条件下更适合聚磷菌的生活环境[29]

在碳氮比较低时,输出电压随碳氮比的升高而增大,当达到一定程度时,输出电压不再增大,达到一种饱和状态,再增大碳氮比时输出电压呈现出下降的趋势。该结果与Kim等[30]研究结果一致。除去C/N=1∶1处理,氨态氮的去除率随C/N的升高而降低,该结论与杨赛风等[30]一致。原因可能是在碳源充足的情况下,去除有机物的微生物极易繁殖,和去除氨氮的微生物竞争时占有优势。在生物脱氮的反硝化过程中,C/N是控制脱氮效果的重要因素。C/N比越低,反硝化过程去除的氮就越少,这是由于与硝化过程的自养过程不同,反硝化过程是异养过程,碳源的多少,会影响氮的去除率[31]。硝态氮去除的原因是一方面在厌氧的环境下反硝化细菌利用硝态氮进行反硝化,另一方面是硝态氮可以直接作为电子受体进行还原反应。

4 结论

1)单室微生物燃料电池进行除碳脱氮除磷的过程中,其他条件相同,改变阳极溶液的pH值,输出电压随pH值增大呈现出先增大后减小的趋势,其中pH值=8处理的输出电压达到峰值,其值为204.74 mV;COD的去除率与电压随pH值变化趋势一致。当pH值=8处理时,COD的去除率最大,其值为74%;氨态氮的去除率随pH值的增大呈现出先增大后稳定的趋势。当pH值为8处理时,氨态氮的去除率最大,其值为38%。硝态氮在弱碱性环境的去除率较高,在pH值=8处理时,硝态氮的去除效果最好,为93%;当pH值=9处理时,总磷的去除率最大,其值为24%。总氮在pH值为8处理时去除率最大,其值为58%。因此,可以将pH值=8作为本试验的适宜pH值。

2)其他条件相同,当只改变C/N时,C/N=4∶1处理输出电压最大,其值为158.33 mV。COD的去除率随C/N的增大先增大后减小,C/N=4∶1处理COD的去除率最佳,其值为65%。C/N=2∶1处理氨态氮去除率最大,其值为35%。C/N=8∶1处理硝态氮和总磷去除率最大,其值分别为96%和16%。C/N=16∶1处理总氮的去除效率最优,其值为59%。综合考虑,可以将C/N=4∶1作为本试验的适宜碳氮比。

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Effect of pH and C/N on Nitrogen and Phosphorus Removal in Microbial Fuel Cell

ZANG Huasheng1,2,ZHOU Xinguo1*,LI Huizhen1,ZHEN Bo1,
TIAN Guangli1,YANG Shenjiao1,YONG Beibei3
(1.Farmland Irrigation Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Xinxiang 453002,China;2.Graduate School of Chinese Academy of Agriculture Sciences,Beijing 100081,China;3.Shangqiu Farmland Ecological System State Field Observation Research Station,Shangqiu 476001,China)

Abstract:【Objective】The purpose of this paper is to study the effect of pH and carbon-nitrogen ratio on removal of nitrogen and phosphorus from soil using microbial fuel cell.【Method】A single-chamber microbial fuel cell was used,in which pH in the anodized liquid varied from 5.0 to 9.0,and when the pH was 70 we examined carbon-nitrogen ratio at 1∶1,2∶1,4∶1,8∶1 and 16∶1 respectively.In each experiment,we measured the change in voltage,COD,ammonia,nitrate,total nitrogen and total phosphorus in two changing cycles of the pH and the carbon-nitrogen ratio.【Result】When else conditions were the same,increasing pH in the anolyte to 8.0 increased the voltage to 204.74 mV,with the associated removal efficiency of COD,ammonia,nitrate and total nitrogen being 74%,38%,93%,and 58% respectively.But a further increase in the pH deteriorated performance of the cell.When the pH was 9.0,the removal efficiency of total phosphorus peaked at 24%.The voltage peaked at 158.33 mV when carbon-nitrogen ratio was 4.The removal rate of COD,ammonia,nitrate and the total phosphorus increased first followed by a fall as the carbon-nitrogen ratio increased,peaking at 65% when the carbon-nitrogen ratio was 4.When the carbon-nitrogen ratio was 2,the removal rate of ammonia peaked at 35%.The removal efficiency of nitrate and total phosphorus peaked at 96%and 16%respectively when the carbon-carbon ratio was 8.0.The removal efficiency of total nitrogen increased with the increase in carbon-nitrogen ratio,peaked at 59%when the ratio was 16.【Conclusion】Keeping the carbon-nitrogen ratio at 4 and the pH at 8 was most efficient to remove nitrogen and phosphorus from the soil water.

Key words:carbon-nitrogen ratio;pH;voltage;COD;nitrogen and phosphorus;removal rate

中图分类号:X524

文献标志码:A

doi:10.13522/j.cnki.ggps.20180084

臧华生,周新国,李会贞,等.pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷效果的影响[J].灌溉排水学报,2019,38(2):49-55.

文章编号:1672-3317(2019)02-0049-07

收稿日期:2018-01-31

基金项目:河南省科技研发专项(172102110122)

作者简介:臧华生(1991-),男。硕士研究生,主要从事农田排水技术研究。E-mail:937360751@qq.com

通信作者:周新国(1970-),男。研究员,主要从事农田排水技术研究。E-mail:firizhouxg@126.com

责任编辑:白芳芳