[發明專利]一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集裝置及方法

在審

• 申請號: 202011393762.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112551680A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳重軍;謝嘉瑋;常堯楓;張群;潘鈺偉
• 申請（專利權）人: 佛山市南海區蘇科大環境研究院
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/34;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 劉俊文

本發明公開了一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集裝置，包括：反應室，其內部為柱狀空腔，所述空腔分別設有進水口和出水口；富集系統，包括碳纖維刷陽極、不銹鋼陰極、直流電源，所述碳纖維刷陽極懸掛于所述空腔中部，所述不銹鋼陰極環繞所述空腔的內側壁設置，所述直流電源位于反應室外且分別與碳纖維刷陽極、不銹鋼陰極聯通；攪拌系統，包括磁力攪拌器和轉子，所述磁力攪拌器位于所述反應室的底部外側，所述轉子置于所述反應室的底部。還公開了該培養富集裝置的使用方法。所培養出的電化學活性細菌具有高電化學活性、耐高鹽和耐DMAC毒性等特征，且有效地加快了電極之間的電子傳遞速率，到達提升DMAC廢水的可生化性的目的。

技術領域

本發明涉及微生物電化學技術領域，特別涉及一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集裝置及方法。

背景技術

生物電化學系統(Bioelectrochemical system，BES)是利用微生物的胞外電子轉移將能量從底物中獲取，將生物能轉化為電能，被直接利用或用來降解污染物。這一類產電微生物被稱作電化學活性細菌，它是一類在代謝過程中可以外源導電性介質作為電子供體或電子受體的具有電化學活性特征的細菌。同時，電化學活性細菌作為生物催化劑，在BES中作用于催化電極表面的氧化還原反應，其活性直接影響電子傳遞速率，直接決定了整個BES的運行性能。因此，電化學活性細菌的培養與富集成為BES領域的研究熱點。然而在處理實際的難降解N,N-二甲基乙酰胺(Dimethylacetamide，DMAC)廢水時，因其具有高鹽度、毒性和可生化性低等特征，抑制了電化學活性細菌的新陳代謝過程，導致BES的運行效能顯著降低。如何培養和富集出一類具有高電化學活性、耐高鹽和耐DMAC毒性等特性的電化學活性細菌，并使得BES高效穩定地運行，是目前制約BES處理難降解DMAC廢水大規模應用的主要原因。

發明內容

本發明公開了一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集裝置，以解決現有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集裝置，包括：

反應室，其內部為柱狀空腔，所述空腔分別設有進水口和出水口；

富集系統，包括碳纖維刷陽極、不銹鋼陰極、直流電源，所述碳纖維刷陽極懸掛于所述空腔中部，所述不銹鋼陰極環繞所述空腔的內側壁設置，所述直流電源位于反應室外且分別與碳纖維刷陽極、不銹鋼陰極聯通；

攪拌系統，包括磁力攪拌器和轉子，所述磁力攪拌器位于所述反應室的底部外側，所述轉子置于所述反應室的底部。

進一步，所述碳纖維刷陽極的刷毛末端與所述不銹鋼陰極的間距為2±0.5cm。

進一步，所述不銹鋼陰極為不銹鋼網。不銹鋼網能夠讓廢水順利穿行。

進一步，所述反應室由透明亞克力材料制成，耐腐蝕，便于觀察。

進一步，所述富集系統還包括參比電極；優選地，所述參比電極為飽和甘汞電極(SCE+245mV vs標準氫電極SHE，model-217)。以參比電極監測陰極電勢，每10min記錄電勢及電流。

進一步，所述碳纖維刷陽極和所述不銹鋼陰極均通過鈦棒或鈦絲與所述直流電源聯通。

進一步，所述富集系統的電壓為0.5V，電路中還設有10Ω電阻。

另一方面，本發明還公開了一種降解DMAC電化學活性細菌的培養富集方法，包括步驟：

1)使用上述培養富集裝置，將成熟的厭氧污泥注入反應室的空腔內；

2)以含氮源的乙酸鈉溶液模擬廢水作為進水，在厭氧、室溫、外加電壓為0.5V、進水pH為7.23±0.20、水力停留時間為12h的條件運行至電極電勢穩定和COD去除率達到80±2％；