Bioresource Technol.(IF=11.4)静磁场对电活性人工湿地废水净化和生物发电的影响电活性人工湿地(EW)是生物电力生产和污染物去除重要技术方法,然而EW的性能受到多种生物和理化因素影响,尤其是电极材料,微生物代谢和电荷转移等问题。 山东师范大学地理与环境学院研究团队在工程技术领域Top期刊Bioresource Technology在线发表了题为“Synergistic effect of zero-valent iron and static magnetic field on wastewater purification and bioelectricity generation in electroactive constructed wetlands”的文章,使用零价铁(ZVI)作为电极材料,与静磁场环境相结合,构建EW-ZS系统辅助有机污染物降解和生物发电。 研究发现,在人工湿度处理19天后,CW、EW、EW-Z和EW-ZS对NH4+-N的去除率分别为81.2%、81.2%、94.2%和95.5%, COD去除率变化也呈现相同趋势,零价铁可显著提高NH4+-N和COD的去除效率,而磁场环境下,去除效率进一步增强,磁场环境增强了细胞膜的通透性,加速COD的转运和分解。然而,零价铁和静磁场环境耦合降低了TN的去除效率,可能是因为来自铁氨氧化的NO2-与Fe(Ⅱ)发生非生物反应,在细胞上形成致密的氧化物涂层,阻断NO3-进入细胞。EW-ZS的电压显著高于其他系统,零价铁和静磁场环境耦合可加强发电,零价铁自存的氧化还原电位增加系统的电压,而静磁场环境可进一步降低扩散电阻。EW、EW-Z和EW-ZS的最大功率密度分别为2.3、7.2和9.2 mW/m2,相应电流密度为12.0、21.1和26.1 mA/m2,内阻分别为637.1、539.3和467.4 Ω,EW-ZS具有最低的内阻和最高的功率密度,与ZVI相比,静磁场不能促进EAB的生长和富集,但可以提高酶活性、代谢效率及电极的电子转移速率,EW-ZS系统的发电量提高了298.3%。在EW-Z和EW-ZS中功能细菌的数量显著高于对照,细菌特异性增强,磁场环境有效避免了零价铁对微生物的过度筛选,保持了生物多样性,有利于系统的长效稳定运行。磁场技术与零价铁材料相结合,为电活性人工湿地的污染物去除和增强生物发电提供了一种极具应用价值的新方案。 参考文献 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129417 |