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微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)是近几年来备受关注的技术。在当今社会,能源危机和环境污染问题在全球范围内日益加重,MFC可以以产电微生物为催化剂,利用简单有机物或实际废水中的复杂有机物为底物,实现有机物中的化学能直接转化为电能。榨菜生产在三峡库区已有百年历史,近年来,三峡库区经济走上了高速发展的轨道,作为特色支柱性产业的榨菜加工业也得到大力扶持与迅猛发展,其生产规模越来越大。榨菜在生产过程中会排放大量高盐高浓度的加工废水。现今,榨菜废水主要采用厌氧技术进行预处理,然后利用好氧技术进一步处理,为达标排放,通常会增加物化单元进行强化处理。然而常规的好氧技术能耗和运行费用高,并且污泥产量大,污泥的后续治理费用也较高。由于榨菜废水具有用作电池燃料适宜的水质特征:丰富的有机物含量、良好的可生化性及适宜的盐度。因此,将榨菜废水处理与MFC相结合值得探讨与研究。本文以高盐高浓度榨菜废水为MFC底物,构建了经典双室MFC。对长期运行过程中MFC的产电性能及污染物去除效果进行了研究,运用扫描电镜及16S rRNA基因测序技术对阳极和阴极生物膜结构与优势菌种进行了鉴定分析。此外,本文还考察了曝气强度对生物阴极MFC产电性能及脱碳除氮的影响。主要结论如下:(1)在多周期(8个周期)运行过程中高盐高浓度榨菜废水MFC可实现长期稳定产电。在外接1000?电阻间歇运行条件下,电池运行至第5周期时产电性能达到最佳,最大功率密度、电池内阻及开路电压分别为:7.44W/m 3、88?、746mV,COD去除率及库伦效率分别为:(65±2.5)%、(19.3±1)%。高盐高浓度废水MFC运行50天(4个周期)启动完毕。启动成功后污染物去除率随运行时间的延长缓慢提高,运行至第8周期时COD去除率为(73±3.3)%;而库伦效率则缓慢降低,最大库伦效率为(19.3±1)%。阳极pH不断下降,酸化程度加重。多周期运行过程中最大稳定功率输出对应的外阻为500?左右,实验过程中功率密度和极化曲线出现了回折现象。(2)在外接500?电阻长周期(31个周期)运行过程中高盐高浓度榨菜废水MFC整个测试期间均有电能产生,且稳定高效产电时间长达80天。在稳定高效产电阶段,最大功率密度、最小内阻及最大开路电压分别为:12.43W/m 3、148Ω、756mV,最大COD去除率及库伦效率分别为:(89±1.5)%、(36.7±1.2)%。高盐高浓度榨菜废水MFC运行32天启动完毕。启动成功后污染物去除率随运行时间的延长而不断提高,而库伦效率不断下降。阳极pH先下降后升高,阳极出水最小pH为4.36±0.05。阳极出水pH的变化表明厌氧发酵与产甲烷过程是先后进行的,在运行后期可通过抑制产甲烷过程提高MFC的产电效率。(3)在生物阴极MFC中,当曝气强度为150 mL/min时,系统产电性能达到最佳,最大功率密度、内阻及开路电压分别为:0.803W/m 3、651Ω、760mV。阴极氧还原受阻而产生的过电势极大限制了系统的能量回收效率。阴极电解液中的COD和氨氮会降低系统输出电压。曝气强度对COD去除影响较小。不同曝气强度下,阴极与阳极COD去除率均大于89%。曝气强度对脱氮效果影响较大,曝气强度在100~150 m L/min时脱氮效果较好,总氮去除率最大可达80%;不同曝气量下,氨氮去除率均大于94%;且不同曝气强度下阴极硝态氮均出现累积现象。(4)扫描电镜及16S rRNA基因测序结果表明,长期运行过程后阳极生物膜的脱落可能是MFC产电效率下降的重要原因;纳米导线是高盐高浓度榨菜废水MFC胞外电子传递的一种方式;生物阴极MFC阴极生物膜相较于阳极分布更为均匀;阳极生物膜优势菌属(门水平)为Bacteroidetes、Firmicutes、Synergistetes、δ-Proteobacteria;阴极生物膜优势菌属(门水平)为:Proteobacteria、Planctomycetes和Bacteroidetes。