第八届青年地学论坛

基于胞外电子传递作用的微生物电化学系统（BES）具有污染物同步去除和能源化的独特优势，在污水处理与资源化方面展现了巨大应用潜力。随着BES生物膜研究的深入，研究者发现BES生物膜的结构呈现出高度有序的异质性，这种异质性结构决定了生物膜的胞外电子传递效率，进而影响BES的性能。然而，目前BES生物膜异质性的研究很少且主要以乙酸为底物，实际废水处理中的相关研究未见报道。因此，本文构建了处理啤酒废水的BES，以阐释生物膜的微观结构与BES电化学活性的关联性。结果表明，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。地杆菌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，最终形成内层以地杆菌为主、其他非电活性微生物为外层的阳极生物膜。提高BES的缓冲能力有助于降解啤酒废水中的有机物，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。同时，高浓度缓冲盐会促进EPS的分泌，降低阳极生物膜中微生物群落多样性及生物膜异质性，进而提高BES的运行性能。本文的研究结果可为调控BES的性能提供理论依据。

 

生物电化学，生物膜，异质性