Shewanella MR--1强化生物电催化--接触氧化系统功能生物膜的构建及机制分析

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  本研究选取纯种希瓦氏菌(Shewanella MR-1)作为接种菌,在好氧填料与生物电极上分别进行纯菌挂膜,本实验选取的目标污染物是酸性橙(AO7),在分别完成对两部分的耐毒性性驯化后,搭建耦合反应器连续处理酸性橙废水。
  通过改变反应器的外接电压,水力停留时间,溶解氧浓度来观测反应器的处理效能变化。结果表明减少水力停留时间会使流速过快导致部分电极上附着的产电细菌掉落,电极电位随之下降,这种情况在水力停留时间变为3小时之后更为明显。外接电压对于生物电极处理偶氮染料的作用明显。随着电压的增大,整个系统的COD处理效果有着略微提高,外电压对于接触氧化环节影响微弱,COD的下降是源于酸性橙的处理效果提高。接触氧化环节对于COD的降解起主要作用,溶解氧降低后,整个接触氧化部分的生物膜活性下降,对于COD的降解本领下降。
  通过Design expert软件对实验结果进行分析优化,设定变量因素尽量降低水力停留时间,同时保证COD与酸性橙的降解率,最终得到电压0.67V,水力停留时间10.06h,溶解氧浓度1.51mg/L的最优运行参数,通过验证试验的到最终出水COD去除率88%,酸性橙去除率95%,的最优运行参数。
  通过在进液分别添加三种氧化还原中介体物质,硫堇(Thionin)、中性红(Neutral Red)、2,6-二磺酸蒽醌(AQDS)。发现添加少量的氧化还原中介体物质可以有效的提升反应器去除效果同时提升反应器内部电流,同时发现AQDS对反应器效能提升最大,投加少量AQDS后反应器酸性橙去除率又95%提升到98%,反应器内阻由130Ω降低到98Ω。
  本课题通过对纯种希瓦氏菌降解偶氮染料反应器的启动以及运行特性的研究,了解了不同外部因素对于偶氮脱色以及脱色副产物矿化过程的影响,明确了偶氮染料废水的降解工艺的运行条件,为纯种菌结合生物电化学方法降解偶氮染料废水提供了技术指导和理论依据。
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