微生物燃料电池处理丙酮和氨氮废水及同步产电性能研究

本研究利用阴离子交换膜作为分隔膜构建了生物阴极微生物燃料电池（Microbial fuel cell, MFC），通过硝化反硝化过程去除氨氮、降解丙酮同时产电。实验探究了不同丙酮浓度（50 mg/L、100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/L）对MFC产电及氨氮（200 mg/L）的去除效果。结果表明，在选定的丙酮浓度范围内，丙酮的去除率均高达96%以上；当丙酮浓度高于300 mg/L时，氨氮的去除开始受到抑制，氨氮最高去除率为73.7%，且丙酮浓度为300 mg/L时，对应的MFC的产电性能最佳，最高输出功率密度可达49.7 mW/m2。高通量测序技术分析了阳极及阴极微生物群落结构，从门级分类上看，阳极中的优势微生物群落主要为变形菌，拟杆菌门及厚壁菌门；阴极上的优势微生物群落为拟杆菌门、放线菌门、变形菌门及酸杆菌门。从属级分类上看，阳极主要的优势菌种为Comamonas, Acetoanaerobium，Stenotrophomonas。阴极主要的优势菌种为Rhodococcus，Aridibacter, Thauera，Ignavibacterium。