不同阳极设置对人工湿地-微生物燃料电池脱氮及产能的影响

作者：李朝明; 许丹; 黄铭意; 唐顺静; 韩胡威

来源：环境工程技术学报, 2023, 13(01): 205-213.

• 人工湿地
• 微生物燃料电池
• 脱氮
• 颗粒活性炭
• 阳极

人工湿地-微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell, CW-MFC)耦合系统是人工湿地和生物电化学技术的有机结合，其中阳极是限制耦合系统输出功率和污染物净化性能的关键因素。构建了未加入颗粒活性炭(CW-MFC1)和加入颗粒活性炭(CW-MFC2)2套耦合系统以探讨阳极加入颗粒活性炭对耦合系统产电和脱氮性能的影响，并利用高通量测序技术对比分析2套系统阳极和阴极微生物群落组成。结果表明：CW-MFC2耦合系统的输出电压和最大功率密度(430 mV,8.39 mW/m2)高于CW-MFC1(379 mV,7.77 mW/m2)。试验运行前期(0～29 d),CW-MFC2耦合系统的氨氮去除率为65.72%±3.06%，显著高于CW-MFC1(56.06%±3.71%)，而二者的总氮去除率相差不大；随着时间的推移(30～105 d),CW-MFC1耦合系统的氨氮和总氮去除率逐渐高于CW-MFC2，尤其是总氮去除更为显著(CW-MFC1为42.69%±4.19%,CW-MFC2为32.50%±11.51%)。高通量测序结果表明，CW-MFC1阳极富集的不动杆菌属以及阴极大量的反硝化菌(巨大芽殖杆菌属、地杆菌属、黄杆菌属、不动杆菌属和脱氯单胞菌属等)的富集可能是其脱氮性能优于CW-MFC2的主要原因。综上，阳极加入颗粒活性炭可提升CWMFC耦合系统的产电性能，但不利于生物脱氮过程。

• 单位
  东华理工大学