改性生物质活性炭空气阴极MDC性能及微生物分析

作者：刘连鑫; 刘哲; 张峰; 李琪; 严铁蔚; 李红艳^*

来源：水处理技术, 2020, 46(09): 30-36.

DOI：10.16796/j.cnki.1000-3770.2020.09.007

• 微生物脱盐燃料电池
• 榨菜废水
• 空气阴极
• 废菌渣活性炭
• 微生物群落

构建了三室空气阴极微生物脱盐燃料电池(MDC)系统处理榨菜废水。对比了3种阴极催化剂(商品化铂碳(Pt/C)、载锰改性废菌渣活性炭(Mn-MRAC)、铁锰改性废菌渣活性炭(Fe/Mn-MRAC))的MDC产电、脱盐性能及阳极生物膜微生物群落的差异。结果表明,在产电与脱盐性能方面,Mn-MRAC在外电阻1 000Ω的负载下,输出电压、最大功率密度、库伦效率和脱盐速率分别为574 mV、2.59 W/m3、(26.0±0.9)%和5.39 mg/h,其效果与Pt/C相似,但成本大大降低。Fe/Mn-MRAC的效果则与上述2者相差较大。这为用单金属元素锰改性废菌渣活性炭替代商用铂碳成为空气阴极催化剂提供了实践支持。高通量测序分析表明,3组MDC系统的阳极生物膜中产电菌种类相似但丰度不同,分别为80.93%的(Pt/C)、78.75%的(Mn-MRAC)和72.09%的(Fe/Mn-MRAC)。水解发酵菌属为榨菜废水MDC阳极的核心微生物群落。同时在3组阳极生物膜中发现了反硝化菌属,证明阳极可能存在反硝化反应。

• 单位
  环境科学与工程学院; 太原理工大学