[发明专利]一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法

权利要求书

1.一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)微生物电化学强化水处理系统的组成；

2)电极的电化学功能菌群富集：通过梯级降低外阻、外加电压、或恒电位驯化系统菌群，不断调控电化学参数在电极间获得较高的电流密度，强化胞外电子传递的过程，进而调节外部条件-外电阻、电压或电极电位,使系统在接近最大稳定电流状态下运行；

3)调控电流密度强化有机物降解。

2.根据权利要求1所述的一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，所述步骤1)微生物电化学强化水处理系统，包括反应器、阳极和阴极；

所述反应器为单室、双室或模块化堆栈体反应器；

所述阳极为碳基电极，如碳纤维刷、碳毡、碳布、碳纸、石墨纤维丝、石墨板、石墨粒、石墨纸、网状玻璃碳等；金属基电极如金属丝/刷/板、经过表面处理的金属及其合金材质的电极；复合电极，上述电极材质复合使用，如经过预处理的碳基材料中的一种或数种负载与金属基材质表面的电极；所述阴极为与阳极相同的负载生物的生物催化阴极或不依赖生物催化的电极，包括碳基电极，金属及其合金电极、复合电极或负载化学催化剂的化学催化阴极，所述催化剂包括碳基催化剂、活性炭粉催化剂、超级电容碳粉催化剂、铂碳粉催化剂、铂基催化剂、金属氧化物/配合物/螯合物催化剂中的一种或数种。

3.根据权利要求1所述的一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，所述步骤1)微生物电化学强化水处理系统可设置分隔介质层；分隔介质分隔阴阳两室，所述分隔介质为包括离子交换膜、双极膜、微滤膜、超滤膜或大孔径多孔间隔材料在内的导通两极室间的离子平衡且维持阴阳极室独立环境的材料中的一种或数种；

所述离子交换膜包括质子交换膜、阳离子交换膜和阴离子交换膜。

4.根据权利要求1所述的一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：通过梯级降低外阻富集电极的电化学功能菌群：

原电池型微生物电化学强化水处理系统的阴阳极两端首先在较大的外电阻下启动，待阴阳极两端采集到路端电压并上升至稳定后，周期性降低阴阳极两端的电阻，在此过程中电极的电化学功能菌群逐渐驯化；

可采用连续流运行也可以采用序批式运行，首个较大电阻的运行时间较长一般可为1-60天，后续逐级降低电阻：每个电阻的运行时间在连续流模式下短则1-24小时，长可至1-50个水力停留时间，在序批式运行模式下可以为1-50个运行周期；

逐级降低电阻过程中观察系统所能达到的稳定的最大电流密度，对应此时的电阻值即为后续原电池型微生物电化学系统强化污染物降解时所用的目标电阻值。

5.根据权利要求1所述的一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：通过外加电压富集电极的电化学功能菌群：电解池型微生物电化学强化水处理系统的阴阳极两端施加电压0.1-2.0V，阴阳极两端首先在选择较适中的外电压下启动0.2-1.2V，首个恒压运行时间较长一般可为1-60d，随后在电压区间内以一定步长0.01-1.0V/次改变施加的电压值，直至获得该系统的较大稳定电流，对应此时的电压值即为后续电解池型微生物电化学系统强化污染物降解时所用的目标电压值。

6.根据权利要求1所述的一种基于微生物电化学原理强化污染物降解的调控方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：通过施加恒电位富集电极的电化学功能菌群：

用于不限原电池或电解池类型的微生物电化学强化水处理系统，需增设参比电极用外置恒电位仪调控阳极或阴极生物膜的电位。电极生物膜的工作电位区间可在-1.0至+1.0V范围内的某一电位值(相对于标准氢电极)，待电流稳定后，可以在一定范围内调节电位获得相对较高的电流密度。对阳极微生物在-1.0～+1.0V范围内上调运行电位可以提高电流密度，对阴极微生物在-1.0～+1.0V范围内下调运行电位可以提高电流密度；

获得接近最大电流密度的相对较低(对阳极而言)或相对较高(对阴极而言)的工作电位即为后续恒电位运行的微生物电化学系统强化污染物降解时所用的目标工作电位值。