碳化铁强化电活性人工湿地处理两种微污染物机理研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mathsboy
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本研究以污水处理与资源化为研究方向,围绕人工湿地耦合微生物燃料电池(Constructed wetland microbial fuel cell,CW-MFC)开展工作,构建电活性人工湿地(Electroactive constructed wetland,ECW)。实验从优化装置进水、强化阳极材料丰富阳极电子供体两方面出发,利用碳化铁开展预处理含铁废水强化人工湿地型微生物燃料电池去污产电以及强化人工湿地型微生物燃料电池阳极强化去除双酚A两项研究。通过监测分析水中污染物以及目标污染物的去除率,监测整个实验过程中装置的外电压以及测试在装置电压稳定时期进行极化曲线得出装置内阻,对装置的功率密度等指标对装置的去污产电功能进行评价;将装置接种污泥样品以及两组装置稳定后阴阳极取样的微生物样品进行16s r RNA高通量测序。分析经过不同处理后微生物群落丰度、均匀性及多样性,并基于已有数据进行功能潜能预测分析,结合样品胞外聚合物从而对装置水质净化效果、产电效率进行进一步评估。碳化铁可通过增强功能微生物群落功能来提高装置水质净化效果、产电效率。装置之间阳极、阴极的微生物群落多样性没有显著差异,但是装置阳极的微生物丰度、均匀度均高于装置阴极,微生物的种类和丰度也发生了变化,由于加入的铁元素,装置中厌氧氨氧化菌(Pseudomonas,Geobacter)的丰度同样得到显著提升,以Proteobacteria、Geobactor为代表的产电菌在群落中丰度提高,同时与氮、磷转化相关的功能菌所占百分比也得到提升;基于高通量分析结果对微生物功能潜能进行预测,结果表明与能量转换相关的酶在装置阳极微生物中占比显著增加,辅酶中含有核黄素、核黄素是一种重要的电子中介体,可以加速电子传递,从而提升装置的产电性能。此研究为大规模碳化铁强化人工湿地处理含铁废水提供理论支持。碳化铁可以通过丰富阳极电子供体、提高微生物的代谢活性优化微生物的电化学过程提高对BPA废水的处理效果,因此具有潜在的实际应用价值。
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