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传统的污泥厌氧消化工艺(AD)存在水解酸化速率慢、产甲烷过程受底物限制、易受环境因素影响等局限。微生物电化学系统(MEC)则和厌氧消化有互补的工艺特点。MEC工艺能够降低氨、硫化物和盐度等对产甲烷菌的毒性作用,改善出流品质;还具有回收如氮、磷、硫和钾等营养物质的潜力。就污泥的厌氧处置而言,MEC系统的加入可以促进电子的定向转移,从而在阴极附近富集电子或生物转化而来的氢气。阴极或附近的污泥相中会富集较多的氢营养型的产甲烷菌。此外,还有研究表明,有产甲烷菌具备直接接受电子并产甲烷的能力。MEC+AD系统的运行能效受多种因素制约,包括反应器形式、电极材料、电极间距和外加电压等等。
本项研究采用单室MEC,以石墨毡为阴阳极,考察不同施加电压下,MEC系统运行性能的差异,并通过阴阳电极和污泥体相的多种化学和微生物表征做机理解释。以得到适合后续与AD工艺进行耦合的工作条件。