沉積物微生物燃料電池在水體除硝氮中的應(yīng)用研究.pdf

1、氮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵限制因子。水體硝酸鹽氮的治理對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量的總體改善及水體生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)具有重要意義。沉積物微生物燃料電池(SMFC)利用微生物做催化劑，在氧化底泥有機(jī)物獲得電能的同時(shí)對(duì)水體進(jìn)行處理。本論文利用SMFC系統(tǒng)去除水體中的硝酸鹽氮，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的陽(yáng)極及陰極進(jìn)行了研究。
　　本研究以湖泊底泥為陽(yáng)極底物，含氮配水為陰極液搭建了沉積物微生物燃料電池系統(tǒng)(SMFC)。所搭建的SMFC電池系統(tǒng)，具有良好的產(chǎn)電、除氮性能，

2、啟動(dòng)運(yùn)行約285h后達(dá)到峰值電壓0.25V并趨于穩(wěn)定。SMFC系統(tǒng)陰極上覆水硝氮濃度由初始的2.5mg/L經(jīng)過(guò)320h后降低到0.745mg/L，降幅約70％。實(shí)驗(yàn)表明，在沉積物微生物燃料電池系統(tǒng)中，硝氮的去除率主要受水體中硝氮初始濃度、電極面積、反應(yīng)器所處環(huán)境溫度等因素影響。
　　本研究用綠銹對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行了修飾。研究發(fā)現(xiàn)用綠銹修飾提高了SMFC的產(chǎn)電能力，同時(shí)提高了SMFC陰極室對(duì)水體中硝酸鹽氮的去除率。與使用未經(jīng)綠銹修飾電極的S

3、MFC相比，硝氮去除率提高了近15%。本研究對(duì)陰極碳?xì)稚系木哼M(jìn)行了分離純化。經(jīng)16SrDNA分析鑒定后，分離純化的主要菌株為伯克氏菌、無(wú)色桿菌和鏈霉菌。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，生物陰極的反硝化機(jī)制是由多種菌群混合作用，但作用機(jī)制還有待研究。
　　綜上，本研究中的SMFC系統(tǒng)為水體硝氮污染物的去除提供了一個(gè)新的研究思路。作為一種清潔能源技術(shù)，SMFC可以利用陽(yáng)極污染物產(chǎn)生電子然后在陰極利用此電子去除NO3-，我們有理由相信它在環(huán)境微生物應(yīng)用、