电极电势调控对氨氧化脱氮与生物膜电活性的影响

为解决低C/N值含氮废水在处理过程中碱度和碳源不足的问题,通过电极电势调控的方式干预氨氧化脱氮及生物膜电化学活性.在处理碱度不足(1.0 g/L NaHCO3)的低C/N含氮废水时,外加正电势+0.3、+0.4、+0.6 V(vs Ag/AgCl),系统氨氧化率分别为54.59%、59.31%、37.97%,相较于不加电势体系(70.79%),最大降低了46.24%;外加负电势-0.6、-0.8、-1.0 V(vs Ag/AgCl)时,氨氧化率分别为93.41%、79.27%、83.23%,相较于不加电势时最大提高了31.95%;但总氮去除率在正负电势条件下均有提高,与对照组(9.38%)相比,最高总氮去除率为23.47%,达对照组的2.5倍.CV扫描结果显示,外加电势后工作电极生物膜在-0.25V至-0.35V范围出现还原峰,对照组无明显峰出现,且电流相较对照组更大,对比说明外加电势能够调控生物膜的电化学活性.16S rRNA分析发现,对比未加电势,外加电极电势后电极生物膜中的放线菌门相对丰度减少,变形菌门和绿弯菌门相对丰度增加,Nitrosomonas sp.、Nitrosospira sp.、Bradyrhizobiaceae sp.及Rhodanobacter sp.等具有氨氧化和反硝化作用的菌属被同步富集.本研究基于脱氮菌组成及其电化学活性,推测存在硝化/反硝化氮素转化的直接种间电子传递(DIET)途径,促进了低C/N值废水脱氮.(图6参31)