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纳米 α-Fe2O3 自组装杂化生物膜促进三维生物膜电极反应器中的氢自养反硝化作用
ACS ES&T Engineering ( IF 7.4 ) Pub Date : 2023-02-27 , DOI: 10.1021/acsestengg.2c00357
Wei-Ping Zhu 1 , Jie Deng 1 , Zhi-Jie Chen 1 , Jia-Cheng Li 1 , Juan Xu 1
Affiliation  

三维生物膜电极反应器 (3D-BER) 在氢自养反硝化中的性能由电活性生物膜决定。在此,通过掺入纳米 α-Fe 2 O 3在颗粒活性炭颗粒电极上开发了一种自组装混合生物膜 (SAHB). 研究了电流、进水浓度和水力停留时间 (HRT) 等运行参数对反硝化作用的影响以及 SAHB 改进反硝化作用的机理。结果表明,SAHB 在 40 mA 电流、100 mg/L 硝酸盐和 26 h HRT 下实现了 4.20 mg TN/L/h 的高自养反硝化速率,比自然形成的生物膜高 23.53%。SAHB含有比天然形成的生物膜更多的微生物,表明纳米α-Fe 2 O 3有利于将游离微生物捕获在颗粒电极上。SAHB 富集反硝化相关基因并增加相应的酶活性(特别是亚硝酸还原酶)。根据宏基因组测序,纳米α-Fe 2 O 3在 40 mA 的当前水平下添加似乎有利于通过nirS依赖性途径的反硝化作用,这可能是由于其对细胞色素C的高亲和力。宏基因组分箱显示与 SAHB 中的动胶藻科(红环藻目)相关的微生物可能在氢自养反硝化中起关键作用。这项工作开发了一种新型反硝化系统,加深了我们对 3D-BER 中氢自养反硝化作用的理解。



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更新日期:2023-02-27
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