[發明專利]一種強化生物地球電池產電能力的方法

有效

• 申請號: 201710760465.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107555609B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 霍守亮;席北斗;張靖天;安達
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/32;H01M8/16
• 代理公司: 北京東和長優知識產權代理事務所(普通合伙) 11564
• 代理人: 周捷

1.一種強化生物地球電池產電能力的方法，包括以下步驟：

(1)將預處理后的沉積物和上覆水構建沉積物-水界面體系，并安置生物地球電池裝置，陽極埋藏于沉積物層中，陰極懸浮于上覆水層中，陽極和陰極通過導線與可調電阻構成閉合回路，電壓數據采集器用于實時采集可調電阻兩端的電壓；上覆水層用曝氣充氧的方式保證溶解氧含量為8-10mg/L，由此構建成富集產電微生物的生物地球電池體系，培養至該陽極板表面富集產電微生物絮體；

(2)將富集產電微生物的生物地球電池體系中的陽極板取出，收集該陽極板上的微生物顆粒，在厭氧條件下連續稀釋培養以獲得產電微生物，實現產電微生物的純化；

(3)在厭氧條件下，將純化的產電微生物在無菌培養基中繼續擴大培養后獲得產電微生物菌液，實現產電微生物的繁殖；

(4)將用于修復受污染底泥的陽極板接種于產電微生物菌液中，在厭氧條件下培養至陽極板表面產生生物膜，實現產電微生物的接種；

(5)構建用于修復受污染底泥的生物地球電池體系，陽極板埋藏于沉積物層以下，陰極板懸浮于上覆水層，陽極和陰極通過導線與可調電阻相連形成閉合回路，電壓數據采集器用于實時采集可調電阻兩端的電壓，導線外層涂有絕緣漆，并在沉積物層種植沉水植物。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述沉積物的預處理的方法是將采集的沉積物剔除大顆粒物后，過0.5mm篩后保留篩下物。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述的產電微生物為硫酸鹽還原菌(Desulfuromonas acetoxidans)和/或硫還原地桿菌(Geobacter sulfurreducens)。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，產電微生物的純化步驟為：

(1)將富集產電微生物的生物地球電池體系中的陽極板用經過滅菌的鑷子取出后，用含1mM Na₂S的無菌水將陽極板表面的顆粒物沖洗干凈，在無菌條件下將陽極板表面的菌絲刮入到無菌培養基中，使菌液分散；

(2)將分散的菌液置于振蕩器中振蕩處理后，取上清液以梯度稀釋的方式稀釋到10^-6倍后加入到含有無菌培養基的缺氧瓶中，加入乙酸作為電子供體，在厭氧條件下在暗處15℃下進行培養；

(3)培養后取出混勻的菌液再次稀釋到10^-6倍后，在厭氧條件下，繼續擴大培養，連續稀釋數次后即可得到純的產電微生物菌液，實現產電微生物的純化。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，無菌培養基采用如下步驟制作：

(1)在1L超純水中加入20g NaCl、0.77g KCl、0.25g NH₄Cl、0.1g KH₂PO₄、0.2g MgSO₄·7H₂O、10mL維生素液、10ml微量元素液和2.0g NaHCO₃，制成培養基；在加入NaHCO₃前，用5NNaOH調節pH值到6.8；

其中10mL維生素液為：0.01g鈷銨素、0.025g抗壞血酸、0.025g核黃素、0.02g檸檬酸、0.05g吡多醛、0.01g葉酸、0.01g對氨基苯甲酸以及0.025g肌酸；

其中10ml微量元素液為：0.01g MnSO₄·7H₂O、0.05g ZnSO₄·7H₂O、0.01g H₃BO₃、4.5g N(CH₂COOH)₃、0.01g CaCl₂·2H₂O、0.01g Na₂MoO₄、0.2g CoCl₂·6H₂O以及0.01g AlK(SO₄)₂；

(2)將制好的培養基盛于三角燒瓶中，用體積比N₂:CO₂＝80:20充氣以去除溶解氧，用丁基橡膠塞密封后滅菌，得到無菌培養基。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，沉水植物為狐尾藻、菹草和金魚藻。