流场对MEC生物阴极CO2还原性能与产物的影响

针对微生物电解池 （microbial electrolysis cell,MEC）CO₂还原过程阴极CO₂还原速率低的问题,本文通过改变阴极室的流场环境,探究流场对生物阴极启动、运行、产物及功能微生物的影响,阐明MEC生物阴极CO₂还原性能、产物转化、微生物群落对流场的响应关系。结果表明,流场不仅增强了生物阴极还原CO₂能力（电子消耗量提高了10%,其中CO₂产乙酸途径消耗电子量提高了30%）,还使生物阴极的CO₂还原途径由启动阶段的CO₂还原产甲烷转变为运行阶段产乙酸。高通量分析表明,流场改变了生物阴极和阴极液的微生物群落结构,使阴极生物膜的嗜氢型产甲烷菌（Methanobacterium）向嗜乙酸型产甲烷菌（Methanosaeta）主导的群落演变。产乙酸菌群落（Petrimonas、Candidatus_Caldatribacterium）丰度较对照组提高了3.8%,在CO₂产乙酸过程中起到重要作用。本研究可为MEC还原CO₂产乙酸的定向调控研究提供理论和技术支撑。     

厨余垃圾厌氧消化与微生物电解池耦合产甲烷全生命周期评价

厌氧消化（AD）是厨余垃圾清洁能源化的主流工艺，通过构建AD与微生物电解池（MEC）耦合工艺（AD-MEC），基于全生命周期评价（LCA）对比AD与AD-MEC耦合工艺处理厨余垃圾产甲烷的环境影响，解析各功能单元的环境影响贡献，并提出优化方案。结果表明，与传统AD工艺相比，新型AD-MEC耦合工艺在富营养化、气候变化、水资源消耗、酸化和初级能源消耗的环境影响潜值均低于AD工艺，削减比例分别为70.28%、39.53%、92.29%、49.68%和41.2%。贡献源解析发现，AD-MEC耦合工艺的预处理和污水处理单元为环境影响的主要贡献源，MEC和AD单元影响较小。基于此，对AD-MEC耦合工艺进行优化，将废水处理单元的出水回用至预处理单元，水资源消耗的环境影响潜值进一步削减61.48%。可见，采用AD-MEC耦合工艺进行厨余垃圾厌氧产沼，通过沼液的深度利用、沼气净化提质和废水回用，可有效减少厨余垃圾处理工艺对环境的影响和资源消耗，具有显著的经济效益和生态环境价值。