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升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB)-微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)生物传感器因其能够对UASB运行状态进行稳定监测而被广泛研究。颗粒污泥作为UASB-MFC耦合系统稳定运行的关键,因其具有较高的生物活性,助于快速降解有机物,利于生物传感,而零价铁(Zero-valent Iron,ZVI)具有吸附作用,能使微生物快速聚集。因此本文将零价铁应用于UASB-MFC耦合系统中,研究ZVI对污泥颗粒化的影响;此外,由于UASB-MFC耦合系统受水解酸化及MFC电子传递等影响,从而导致生物传感性能受阻,响应时间长。因而利用ZVI较强的还原性能研究其对生物传感的影响。根据课题的实验研究与分析,得出如下结论:1.零价铁能够有效促进污泥颗粒化进程。通过不同ZVI浓度投加后反应器状况对比,反应器R1(ZVIOmg/L)内污泥平均粒径由52μm增长到851μm,而投加零价铁后颗粒平均粒径的增大,其中R4(ZVI 30mg/L)中粒径增加最多,由55μm增加至1332μm,且其大颗粒污泥所占比例较高。除此之外,零价铁促进系统内胞外聚合物中蛋白质的分泌,使污泥絮凝性能得到改善,同时相对应的降低Zeta电位,说明适量零价铁能够有效促进污泥颗粒化进程。2.零价铁对于强化生物传感器产电性能与传感性能具有一定作用。通过对比电信号和pH对浓度变化的反馈时间,得出电信号对浓度的反馈比pH的反馈更加快速。在500-2000mg/L范围内,ZVI不仅能够加速电信号及pH反馈速率,缩短反馈时间,且能对电信号起到扩增作用;在2000-6000mg/L范围内,ZVI的投加反而会对pH的反馈有所延滞。通过电化学测试得出,投加零价铁能够提升MFC的功率密度及库伦效率,降低内阻。由于零价铁增加溶液的离子强度,能够提升细菌和阳极表面电子的传递,使其电化学活性增强,助于MFC的电子传递过程,益于生物传感器性能提升。3.零价铁能提高水解酸化效率并优化产酸类型。当有机负荷为0.36gCOD/gMLSS·d时,各系统TVFA均维持在70mg/L,且VFA成分以乙酸为主,达到50%,ZVI对于VFA成分影响并不明显;在有机负荷为4.32gCOD/gMLSS·d时,系统负载过大,出现酸化状态,ZVI0mg/L时TVFA为1424mg/L,而随着ZVI投加量增加,TVFA显著降低,ZVI 50mg/L时,TVFA为814mg/L,下降43%。零价铁的加入使反应器内丁酸占总挥发性脂肪酸比例降低6%-21%,乙酸含量增加8%-21%。零价铁对水解酸化的强化效应,可对降低后续处理负荷、形成更有利的有机酸形式起促进作用。