基于硝基芳香烃类化合物高效降解的微生物电辅助厌氧系统（MEAS）处理机制与技术

厌氧生物处理工艺对大多数难降解物质（如硝基芳香烃类有机物）的去除具有比好氧处理更有效的作用，但处理速率较低，尤其是毒性抑制等问题往往导致降解效率低下。本研究提出了新的工艺思路：将生物阴极主导的生物电化学系统直接引入废水厌氧处理构筑物中，利用微生物电催化作用，辅助厌氧系统定向转化硝基芳香烃有机物。通过生物电化学与微生物厌氧还原过程相协同，强化厌氧还原机制，达到强化难降解污染物的高效降解目的。本研究拟选取氯代硝基苯、硝基苯酚、2,4,6-三硝基苯等三类典型硝基芳香烃类污染物为研究对象，探讨微生物电催化与厌氧生物处理过程耦合的关键技术问题，构建结构优化和性能匹配的耦合工艺，并建立定向调控措施。同时，探明微生物电催化对硝基芳香烃污染物降解的促进机制与诱导作用，以及嗜电极微生物和厌氧微生物的协同代谢行为，为推动难降解废水处理技术革新提供理论依据和技术基础。

厌氧生物处理工艺对大多数难降解物质（如硝基芳香烃类有机物）的去除具有比好氧处理更有效的作用，但处理速率较低，尤其是毒性抑制等问题往往导致降解效率低下。本研究提出了新的工艺思路：将生物阴极主导的生物电化学系统直接引入废水厌氧处理构筑物中，利用微生物电催化作用，辅助厌氧系统定向转化硝基芳香烃有机物。通过生物电化学与微生物厌氧还原过程相协同，强化厌氧还原机制，达到强化难降解污染物的高效降解目的。本项目通过构建微生物电化学厌氧体系（MEAS），系统研究了MEAS对氯代芳香烃类污染物的转化效能、关键影响因素以及相应的分子生物学和电化学机制，发展了基于电极材料和界面调控的MEAS阴极反应效率强化策略与方法，并在此基础上构建了中试规模的升流式MEAS反应器。结果表明，MEAS能够有效促进氯代芳香烃类污染物的高效定向转化，特定的功能微生物群落及其在MEAS中独特的分布和演化特征对氯代芳香烃类污染物的转化起着决定性的作用；通过优化阴极电极材料和界面，能够在很大程度上提高阴极和MEAS的反应转化效率；中试MEAS反应器能够在连续流条件下有效转化氯代芳香烃类污染物。该研究为推动难降解废水处理技术革新提供理论依据和技术基础，具有重要的意义。