摘要：基于雙室微生物燃料電池(microbial fuel cell, MFC),針對陰極分別接種活性污泥(A-MFC)和反硝化細菌(D-MFC),研究其產電情況和硝酸鹽廢水去除效果。結果表明,在產電的同時都可有效去除廢水中的硝酸鹽污染物。在外接電阻100 Ω的情況下,2種MFC均具有良好的產電性能,A-MFC和D-MFC達到的最大輸出電壓分別為119.6 mV和117.2 mV,最大功率密度分別為23.40 mW/m2和26.63 mW/m2;同時兩者在陰極室的平均反硝化速率分別為1.86 mg/(L•d)和2.19 mg/(L•d),陽極室的平均COD去除率分別為81.9%和82.4%。

另外,通過掃描電鏡觀察可知,A-MFC和D-MFC陰極碳布表面形貌存在差異,并且陽極與陰極碳布表面形貌差異顯著。

長期以來，由于人類較為重視經濟發展而忽視了環境保護，導致地下水污染問題比較嚴重，而硝酸鹽污染是地下水污染中的一個非常重要的方面。1978年以來對我國50個城市地下水水質的監測表明，已有21個城市的地下水受到不同程度的硝酸鹽污染'，而且地下水硝酸鹽的污染程度還在不斷增加。

地下水硝酸鹽的污染修復技術物化方法主要有蒸餾+電滲析+反滲透和離子交換法等，但這些方法實質上是將硝酸鹽污染物進行了轉移或濃縮，并沒有徹底的去除。化學方法需添加額外的物質。生物修復技術是目前使用的較為經濟有效的方法。

微生物燃料電池作為一種新型的廢水處理方式及生物修復技術引起了人們極大的關注，該方法具有同時去除有機污染物并獲得能源輸出的優點。在厭/缺氧環境下，硝酸鹽可以作為MFC陰極的電子受體，這為MFC技術處理硝酸鹽廢水提供了理論上的可能性。Park等在一個厭氧污泥接種的生物膜反應器中發現可直接使用電極作年構建了一個陽極以醋酸鹽為燃料，陰極以硝酸鹽為電子受體的微生物燃料電池，第一次實現了生物同步去除陽極和陰極物質，提出其反硝化速率和產生的電能受到陰極微生物的限制。

Liang等'使用雙柱狀微生物燃料電池發現陰極室硝酸鹽濃度對MFC的產電量無明顯影響。Chen等研究了一個污泥接種的雙室微生物燃料電池其生物陰極微生物燃料電池中微生物群落的動態變化和電子轉移過程，證實微生物的存在顯著增強了硝酸鹽的還原過程。Puig等雙室MFC研究得到硝酸鹽和亞硝酸鹽能夠交替作為陰極細菌的電子受體，且自養反硝化是微生物燃料電池陰極反應的主要機制。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

上述研究表明，陰極微生物是影響微生物燃料電池的產能和反硝化速率的一個重要因素，但從目前MFC的研究中發現陰極接種源多為活性污泥，本實驗采用活性污泥及反硝化細菌作為陰極接種源，在2種不同的條件下，研究處理硝酸鹽廢水的雙室MFC性能情況，并對其進行相應的對比與分析。

1材料與方法

1.1實驗裝置

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