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我国“十三五”环境保护规划中已将氨氮、磷酸盐等纳入污染物排放总量控制体系中,对污废水的净化处理后排放尤为重要。污废水处理是一高能耗行业,而废水内实际蕴藏着大量能量,犹如一个巨大的“储能罐”。因此,废水内能源的回收与净化对减少能源消耗具有重要的研究意义。微生物燃料电池(MFC)是一种产电微生物氧化有机物将化学能转化为电能的装置。本文建立一种MFC产电与废水净化的耦合系统,即利用产电微生物化学能转化电能,同时利用中度嗜盐菌为产电菌株在高渗环境下提供抗逆协助作用以及提高废水中污染物的去除效率。有望解决MFC内产电微生物对废水适应性差、产电效率低、污染物去除效果不理想等问题,是一种实现高效回收能源与净化废水的新型技术。本文构建单室MFC系统,以废水厂初沉池活性污泥为MFC基质,分离筛选出一株具有产电脱氮能力的优势菌株S01。经鉴定为Shewanella属,命名为Shewanellasp.S01。考察Shewanella sp.S01的MFC产电最优条件,最适产电基质为MF55,乙酸钠最适浓度为3.6 g/L,最适温度为30℃C,产电基质的初始pH为9;考察4种不同的外加电子中介体对MFC产电的影响,得核黄素为最佳的电子中介体,较不添加介体的MFC开路电压提高了 35.2%,内阻降低了 60.0%;验证并考察Shewanella sp.S01的厌氧反硝化能力及影响因素:乙酸钠为最优有机碳源、厌氧反硝化最适初始pH为9、最适C/N 比为10。从大连某盐池底泥分离多株中度嗜盐菌,鉴定14株为Halomonas属。从中筛选出具有脱氮除磷功能的菌株H12,命名为Halomonas sp.H12。利用响应面法对Halomonas sp.H12的脱氮、除磷条件进行优化。综合优化条件进行脱氮除磷进程研究,其脱氮、除磷率分别高达78.5%和49.2%。为日后工业高盐废水处理提供了重要的理论依据。建立高盐废水中MFC产电与废水净化耦合系统。考察Ectoine在高盐下对Shewanella sp.S01产电的强化作用,证明在高盐下Ectoine对MFC产电具有抗逆协助作用。利用Halomonas菌株对MFC产电与废水净化进行强化时,MFC在高盐高氮磷基质下产电与污染物去除效率显著提高,输出电压、脱氮率较无Halomonas菌强化时分别提高了10.1倍,1.4倍。即 Ectoine 分泌型菌株Halomonas salina DSM5928 能够为Shewanella sp.S01提供抗逆协助作用。据此,本文提出了 MFC中耐盐性生成、传递、获得的模型,揭示了 MFC耦合系统耐盐性机理。而脱氮除磷菌株可以为MFC提供高效的污染物去除能力。因此,该耦合系统具有重要的理论与应用价值。