【摘 要】
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生物电化学系统是一项利用电活性微生物降解废水中的有机物并产生电能的技术。在生物电化学系统中,阳极生物膜的微生物群落及其代谢活性是从废水中回收电能的关键。本论文利用啤酒厂废水为底物培养的阳极生物膜为研究对象,探究不同发展阶段生物膜的微生物群落及代谢活性特征,解析生物电化学系统处理啤酒废水效应与生物膜异质性的相关性,以改善阳极生物膜代谢活性和生物电化学系统运行性能为目标,探讨电解液缓冲能力对阳极生物膜
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生物电化学系统是一项利用电活性微生物降解废水中的有机物并产生电能的技术。在生物电化学系统中,阳极生物膜的微生物群落及其代谢活性是从废水中回收电能的关键。本论文利用啤酒厂废水为底物培养的阳极生物膜为研究对象,探究不同发展阶段生物膜的微生物群落及代谢活性特征,解析生物电化学系统处理啤酒废水效应与生物膜异质性的相关性,以改善阳极生物膜代谢活性和生物电化学系统运行性能为目标,探讨电解液缓冲能力对阳极生物膜异质性的影响,从微生物群落分布、生物膜代谢活性和电催化活性角度,阐明了通过提高体系的缓冲能力改善生物电化学运行性能的微生物机制。本论文的主要结论为:（1）与未极化的生物膜相比,极化的生物膜能有效地去除啤酒废水中的有机物,并对减少能耗和电能回收有着重要作用。阳极生物膜的代谢活性在系统运行过程中逐渐减弱,最终形成“内死外活”生物膜结构。Geobacter是阳极生物膜的优势菌,在生物膜中的分布随系统运行时间而发生变化,最终形成生物膜内层以Geobacter为主,其他非电活性微生物为外层的阳极生物膜。（2）提高生物电化学系统的缓冲能力有助于降解高负荷有机废水,同时可增强和维持系统的产电能力。高浓度的缓冲盐体系可减少生物膜内的质子累积,维持生物膜的代谢活性和电催化活性,提高胞外电子传递效率;提高体系的缓冲能力会降低阳极生物膜中微生物多样性,典型的产电微生物Geobacter会选择性地富集在高浓度缓冲盐体系的电极上,获得性能卓越的阳极生物膜,提高生物电化学系统的运行性能。
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