近日，我所乡村人居环境污染与治理科技创新团队探索出一种用于多电子受体共存实际污水不利工况下构建耐氧多功能阳极生物膜的新策略，有助于推动微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）污水处理技术的工程应用。相关研究成果发表于权威学术期刊《环境管理杂志（Journal of Environmental Management）》。

对于传统MFCs的厌氧生物阳极，实际污水中溶解氧、硝酸盐等电子受体会影响阳极微生物代谢活性，导致污染物去除率及产电性能下降甚至恶化，因此强化阳极生物膜的性能是MFCs污水技术工程应用的一项重要工作。本研究采用电活性硝化/反硝化接种液与增大空气阴极的方法，成功构建了可在硝酸盐氮和溶解氧等多电子受体胁迫下稳定运行的多功能阳极生物膜（AAB），具有该型生物阳极的MFCs系统对COD、氨氮和TN的最大平均去除率维持在99%，同时最高平均输出电流为0.69 mA，功率密度为290 mW/m2。同时，随着空气阴极面积扩大，MFCs系统内溶解氧浓度得以增加，使得平均输出电流降低了10%~78%，而功率密度保持恒定。特别是较高的溶解氧浓度利于电活性自养硝化过程，从而增强了MFCs的脱氮效率。高通量分析揭示AAB主要以Thauera、Microsillaceae、Shinella、Blastocatellaceae、Rhodobacter、Comamonadaceae等兼性厌氧异养脱氮菌和电活性菌为主，共同完成多电子受体共存下同步脱氮产电。本研究构建的新型多功能生物阳极有助于实现MFCs污水处理技术的落地应用。

乡村人居环境污染治理创新团队杨暖副研究员为论文第一兼通讯作者。该研究工作得到农业农村部成都沼气科学研究所所及中央公益性科研机构基础研究基金(1610012022012 _03102)、四川省自然科学基金(2024NSFSC0382)、国家自然科学基金(51908144)、中国农业科学院创新工程(CAAS-ASTIP-2021-BIOMA-04）等项目的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122588