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生物滤塔是一种高效的挥发性有机物(VOCs)处理技术,但对于难溶于水、难生物降解的VOCs去除率低,且存在生物量累积堵塞填料层的问题。以往研究表明,电化学技术在难生物降解污染物去除及微生物增殖抑制方面均有一定潜力。本研究建立了一套电化学强化的生物滤塔系统(Electrochemical Biofilter,EBF),研究了电流强度、营养盐成分及VOCs种类对EBF系统运行性能及微生物群落结构和代谢特性的影响,同时通过检测模拟EBF系统运行条件下的氧化性物质,探讨了EBF的强化机理。关于电流强度对EBF性能影响的研究表明,50 mA电流强度对甲苯去除的提升最为明显,平均去除率达到66.5%,无电流时的甲苯去除率仅为58.5%。同时,50mA条件下,滤塔生物量累积速率较无电流时降低48%,塔中微生物对碳源的代谢活性也明显升高。微生物群落结构研究结果表明,通电后Rhodococcus菌属丰度降低,但去除性能提高。推测电化学反应不通过影响微生物群落结构而直接参与了甲苯降解。关于营养盐对EBF系统性能影响的研究表明,使用氯化铵作为氮源时EBF对甲苯去除的强化效果最为明显,50mA电流条件下EBF的甲苯去除能力比单一生物滤塔增加9.6%,生物量增殖的抑制率为62%,同时微生物碳源代谢活性显著提高。微生物群落结构研究表明,通电后在以铵盐作为氮源的EBF中硝化细菌Nitrosomonas丰度有所下降,降低了VOCs降解菌竞争氮源的压力。EBF处理四种单一VOCs气体的结果表明,通电后EBF对正己烷,苯乙烯,二氯甲烷及二异丁烯的去除能力相对增长约30.7%,48.7%,35.7&及-10.6%,生物量增长抑制率为31.9%、62.2%、21.2%和-2.1%。考察了电化学模拟系统中的氧化物及超氧化物歧化酶。结果表明,在50 mA电流强度下,在氯化铵电解环境中余氯浓度于20 min达到0.24 mg/m~3,于硫酸铵和硝酸钠中浓度低于0.05 mg/m~3。羟基自由基及过氧化氢在三种盐中使用1700mA电流环境中浓度各高于1.5 mg/L和2 mg/L。超氧化物歧化酶抑制率在50 mA的各样本中均高于0.6%。微生物群落研究结果表明,EBF去除甲苯时在门的分类水平上大致有4个优势菌门,分别为Proteobacteria,Actinobacteria,Firmicutes及Bacteroidetes。其中Proteobacteria丰度在加电后下降,而Firmicutes及Bacteroidetes丰度在加电后上升。属水平结果表明,Rhodococcus菌属受通电影响较明显,通电后丰度下降;Halomonas、Nitrobacter及B-42菌属通电后丰度相对较稳定,通电前后,受通电的影响较小。