电化学活性菌强化水中难降解有机物还原转化及机理研究

首次将电化学活性菌用于强化难降解有机废水厌氧生物处理体系。以电化学活性菌强化厌氧处理多硝基芳烃废水为研究对象，其研究内容主要包括（1）采用多种分离策略筛选多硝基芳烃高效还原的电化学活性菌；（2）电化学活性菌对多硝基芳烃的还原特性及其机理初探；（3）建立电化学活性菌强化厌氧处理多硝基芳烃废水的调控策略；（4）阐明该生物强化体系的作用机理。.本研究属于环境工程、生物工程和电化学的交叉领域，其意义主要在于（1）电化学活性菌强化水处理研究克服了外源氧化还原介体的诸多弊端，实现了水中难降解有机物的微生物自介导胞外还原转化，从而大幅度提高体系降解毒性有机污染物的性能（尤其在低温、高浓度、高毒性等条件下更具优势）。这将为研发新型难降解有机废水生物处理工艺以及地下水生物修复工艺奠定坚实的理论基础。（2）电化学活性菌强化水处理研究拓宽了电化学活性菌的应用领域，而且为新型胞外电子传递等研究提供重要借鉴。

首次将电化学活性菌用于强化难降解有机废水厌氧生物处理体系，以克服外源氧化还原介体的诸多弊端，实现了水中难降解有机物的微生物自介导胞外还原转化，从而大幅度提高体系降解毒性有机污染物的性能。以电化学活性菌强化厌氧处理硝基芳烃废水为研究对象，进行了如下研究：（1）采用多种分离策略筛选多硝基芳烃高效还原的电化学活性菌；（2）电化学活性菌对硝基芳烃的还原特性及其机理初探；（3）建立电化学活性菌强化厌氧处理硝基芳烃废水的调控策略，并阐明该生物强化体系的作用机理。. 结果表明，通过分子生态技术结合培养法筛选了一株硝基芳烃高效还原的电化学活性菌，Shewanella.sp.XB。该菌株在硝基苯厌氧转化过程中可分泌黄素类物质作为氧化还原介体；XB菌细胞表面的胞外聚合物（EPS）含有氧化还原性蛋白，本身也具有对硝基苯的催化转化活性，而且核黄素可促进EPS对硝基苯的催化性能；醌改性生物载体的存在可明显促进XB菌分泌更多的黄素类介体和显著提高硝基苯厌氧转化。电化学活性菌预固定于醌改性载体（Q-PUF）后加入污泥体系是理想的生物强化方式；该强化体系可显著提高厌氧污泥的硝基苯降解性能（尤其在高盐度条件下）。机理研究表明，Shewanella.sp.XB在生物强化处理硝基苯体系中占有优势，并与醌改性生物载体发生协同作用，从而高效地生物转化硝基苯。电化学活性菌生物强化研究拓宽了电化学活性菌的应用领域，并为研发新型难降解有机废水生物处理工艺以及地下水生物修复工艺奠定了坚实的理论基础。 . 根据研究计划，顺利完成了本项目，达到了预期研究目标；部分研究成果已发表了论文8篇。