【摘 要】
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微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）是一种利用产电微生物作为催化剂,将水体中有机物中的化学能转化为电能,达到同时产电、脱碳目的的废水处理技术。单室MFC具有节约成本等优点而应用前景广泛,但是目前对于单室MFC脱氮过程受COD/N以及抗生素的影响还不清楚,针对这种情况,本研究构建了单室结构的空气阴极MFC反应器用于研究单室MFC反硝化系统处理硝酸盐（NO3-）废水,在单室
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微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）是一种利用产电微生物作为催化剂,将水体中有机物中的化学能转化为电能,达到同时产电、脱碳目的的废水处理技术。单室MFC具有节约成本等优点而应用前景广泛,但是目前对于单室MFC脱氮过程受COD/N以及抗生素的影响还不清楚,针对这种情况,本研究构建了单室结构的空气阴极MFC反应器用于研究单室MFC反硝化系统处理硝酸盐（NO3-）废水,在单室MFC闭路和开路条件下研究了不同COD/N处理含有不同NO3-浓度的废水的处理效果以及不同CAP浓度对单室MFC开路和闭路条件下反硝化性能的影响效果。本论文通过电化学性能表征（输出电压、功率密度曲线、极化曲线）、综合污染物的去除情况（NO3-、COD）、抗生素抗性基因（ARGs）和反硝化基因的表达以及阳极碳刷的微生物群落结构等手段开展实验,所得出的主要研究结果如下:（1）单室MFC反硝化系统处理不同COD/N（16/1、8/1、4/1）的含NO3-废水时,低COD/N废水中的高浓度NO3-会增加单室MFC的内阻和COD的残留量,NO3-浓度的增加会抑制单室MFC的输出电压,功率密度等电化学性能,但COD/N为8时,单室MFC的输出电压并不会受到影响,功率密度也是略微降低,有着更好的反硝化性能（更大的NO3-去除量）。因此综合而言,本实验中的单室MFC系统处理COD/N为8的废水更为合适。（2）低COD/N废水中的高浓度NO3-会提高nir K和nir S的含量,但相对其他的反硝化基因的拷贝数,nir K和nir S的拷贝数不多,这证明了本实验中有NO2-的积累。低COD/N废水中有着更高的nos Z丰度,并且本实验中nos Z的丰度可以达到其他基因的100倍甚至更多,说明该系统中没有温室气体N2O的积累。（3）CAP的添加能够显著提高cml A、tet C、flo R和int I1的相对丰度,除了flo R外,其他的ARGs与int I1之间有显著相关性,并且整体而言闭合MFC中ARGs的表达情况要优于开路MFC。（4）闭合MFC中的优势菌属Geobacter产电菌的相对丰度随COD/N的降低而降低以及CAP的加入而降低,这从微生物角度解释了MFC电化学性能下降的原因,另外Burkholderiaceae,Dechlorosoma,Rhodococyclaceae,pseudomonas等反硝化菌的相对丰度的增加,这也正好解释了系统的反硝化性能的提高。
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