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微生物脱盐电池(Microbial Desalination Cell,MDC)是近些年开发出来的一项全新的微生物燃料电池技术,可以实现同步产电、盐度脱除以及污染物去除。在早期研究中已证实MDC对NaCl溶液有较好的盐度脱除效果,本实验将NaCl溶液替换成高盐高浓度榨菜废水,构建了三室MDC,开展了反应器电极材料、盐室宽度以及阴极种类的不同对MDC系统电化学性能、盐度脱除及污染物去除效果影响的研究。并应用16S rRNA基因测序技术对阳极和阴极优势菌种进行了鉴定分析。主要结论如下:(1)应用榨菜废水构建MDC能产生稳定电流输出,在产电电压方面电极材料组碳毡、碳刷、碳布三组电池在全周期电压峰值上碳刷组电压最大,达到708 mv,碳布和碳毡组的表现相当;宽度梯度3cm、6cm和9cm三组电池全周期电压峰值无明显区别,均在700±5 mV;铁氰化钾组在全周期电压峰值上0.1 mol/L组电压最大,达到670 mv,其次是0.05 mol/L组与0.025 mol/L,分别为650 mV与582 mV,而水阴极组则有点特殊,启动成功后最大只有244 mV,但在在经历9个周期后,电压出现了明显的增幅,最高达到450 mV,这与其阴极由水阴极转变为生物阴极有关。在功率密度方面电极材料组功率密度最大为碳毡组,达到3.51 W/m3,宽度梯度3 cm组功率密度最大为5.42 W/m3;铁氰化钾组功率密度最大为0.05 mol/L组,达到7.04 W/m3,而在水阴极组由于出现阴极转变,0h-1000h、1000h两个时间段的最大功率密度分别为0.379 W/m3、2.63 W/m3,差距将近7倍。(2)MDC长周期运行对榨菜废水有较佳的脱盐效果,电极材料组碳毡效果最优,电导率下降了74.78%,TDS的去除率则为73.91%;盐室宽度组盐室越窄,脱盐效果亦佳,3cm组电导率下降75.67%,TDS脱除率为73.98%;关于阴极组,铁氰化钾浓度越低,脱盐效果亦越优,0.025 mol/L组电导率下降率为90.01%,TDS的去除率则为90.58%,而水阴极组则在所有实验组中脱盐效果最佳,电导率及TDS值分别减小91.15%、90.64%。(3)MDC长周期运行污染物去除效果稳定,所有组阳极室有机物的最高削减率基本在80%以上,削减率大小与电池电化学性能有关,电化学性能越好,削减率也就越高。材料组与盐室宽度组的氨氮的去除率基本在70%左右,阴极组去除率与阴极种类有关,水阴极组的氨氮的去除率最佳,达到94.6%。(4)本实验采取了0.1 mol/L铁氰化钾组MDC阳极生物膜微生物、水阴极1000h后的阴、阳极生物膜微生物进行16S rRNA基因测序结果表明,香农-威纳指数(Shannon-Weiner Index)三者基本一致,分别为4.52、4.31及4.66,说明三者间群落分配的均匀性无明显差异。辛普森多样性指数(Simpson Index)则有明显差距,三者分别为0.072、0.042及0.024,说明三组物种种类数依次减小。0.1 mol/铁氰化钾组阳极生物膜优势菌分别为proteobacteria、Euryarchaeota、Bacteroidetes Chloroflexi、Firmicutes等(门水平);Methanosaeta、VadinHA17、Geobacter、等(属水平)。水阴极组阴极生物膜优势菌分别为proteobacteria、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria、Planctomycetes等(门水平);Anaerolineaceae、Pseudomonas、Bacillus等(属水平)。水阴极组阳极生物膜优势菌分别为proteobacteria、Euryarchaeota、Bacteroidetes Chloroflexi、Firmicutes、Synergistetes等(门水平);Methanosaeta、VadinHA17、Methanosarcina、Anaerolineaceae等(属水平)。本论文首次将MDC应用于榨菜废水的脱盐处理并取得了较为满意的脱盐效果,并在脱盐的过程中实现同步产电和部分污染物的去除,为榨菜废水的处理提供新思路。在实验过程中对MDC的电极材料、盐室宽度以及阴极种类做了初步的探究,并对其产电微生物进行了鉴定分析,将有助于我们更为深刻的理解MDC的运行机理,为进一步提高MDC的性能打下良好的理论基础。