利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

第３５卷第２期２０１５年２月环境科学学报ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅＶｏｌ．３５，Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２０１５基金项目：中国科学院科技创新“交叉与合作团队”项目ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎＴｅａｍＰｒｏｊｅｃｔｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ作者简介：吴义诚（１９８４—），男，博士研究生，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｃｗｕ＠ｉｕｅ．ａｃ．ｃｎ；∗通讯作者（责任作者），Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆｚｈａｏ＠ｉｕｅ．ａｃ．ｃｎＢｉｏｇｒａｐｈｙ：ＷＵＹｉｃｈｅｎｇ（１９８４—），ｍａｌｅ，Ｐｈ．Ｄ．ｃａｎｄｉｄａｔｅ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｃｗｕ＠ｉｕｅ．ａｃ．ｃｎ；∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆｚｈａｏ＠ｉｕｅ．ａｃ．ｃｎＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０１４．０８７９吴义诚，王泽杰，刘利丹，等．２０１５．利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究［Ｊ］．环境科学学报，３５（２）：４５６⁃４６０ＷｕＹＣ，ＷａｎｇＺＪ，ＬｉｕＬＤ，ｅｔａｌ．２０１５．Ｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｓｗｉｎｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｐｈｏｔｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，３５（２）：４５６⁃４６０利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究吴义诚１，王泽杰１，刘利丹２，邓欢３，赵峰１，∗１．中国科学院城市污染物转化重点实验室，中国科学院城市环境研究所，厦门３６１０２１２．福建师范大学生命科学学院，福州３５０１０８３．南京师范大学地理科学学院，南京２１００２３收稿日期：２０１４⁃０４⁃２８修回日期：２０１４⁃０８⁃０５录用日期：２０１４⁃０８⁃２８摘要：采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池，考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响，探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中ＣＯＤ、氨氮和总磷的效果．结果表明，阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮，而且更喜好有机氮尿素；此外，阴极微藻可适应较高浓度的氮（２５０ｍｇ·Ｌ－１）和磷（６４．８ｍｇ·Ｌ－１）．构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质，外载为１０００Ω时，稳定输出电压为１６１ｍＶ；养猪废水的ＣＯＤ、氨氮及总磷去除率分别为９１．８％、９０．２％和８１．７％．养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻１６ｄ，藻细胞光密度（ＯＤ６８０）可达３．４０，略低于对照ＢＧ１１培养基．因此，构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时，可收获微藻实现养猪废水资源化．关键词：微生物燃料电池；光合细菌；微藻；养猪废水文章编号：０２５３⁃２４６８（２０１５）０２⁃０４５６⁃０５中图分类号：Ｘ７０３．１文献标识码：ＡＲｅｓｏｕｒｃｅｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｓｗｉｎｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｕｓｉｎｇｐｈｏｔｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌｓＷＵＹｉｃｈｅｎｇ１，ＷＡＮＧＺｅｊｉｅ１，ＬＩＵＬｉｄａｎ２，ＤＥＮＧＨｕａｎ３，ＺＨＡＯＦｅｎｇ１，∗１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎＰｏｌｌｕｔａｎｔＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｒｂａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉａｍｅｎ３６１０２１２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＦｕｊｉａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｎｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２３Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２８Ａｐｒｉｌ２０１４；ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ５Ａｕｇｕｓｔ２０１４；ａｃｃｅｐｔｅｄ２８Ａｕｇｕｓｔ２０１４Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｆＣＯＤ，ａｍｍｏｎｉａａｎｄｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ＴＰ）ｉｎｓｗｉｎｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｔｗｏ⁃ｃｈａｍｂｅｒｐｈｏｔｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｕｅｌｃｅｌｌｓ（ｐｈｏｔｏ⁃ＭＦＣｓ）ｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈｐｈｏｔｏｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｍｉｃｒｏａｌｇａｅａｓａｎｏｄｉｃａｎｄＣａｔｈｏｌｉｃＩｎｏｃｕｌｕｍｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｉｃｒｏａｌｇａｅｉｎｃａｔｈｏｄｅｃｈａｍｂｅｒｗａｓａｂｌｅｔｏｕｔｉｌｉｚｅｂｏｔｈｄｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅ