申请日2018.07.12
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F3/00; H01M8/16; C02F101/10; C02F101/34; C02F103/20
摘要
本发明涉及一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，将睾丸酮丛毛单胞菌进行活化并接种到培养液中，密闭后摇床培养，到对数期末期;将培养后的菌液与营养液、缓冲液和污泥按体积比1～3:1～5:1～3:3～7混合，然后接种到微生物燃料电池阳极室，使菌液悬于阳极液中或附着在阳极上，静置以利用菌液降解废水并产生电子和质子，电子经外电路到达阴极与透过中间隔膜到达阴极的质子构成电流回路以发电;每隔2～7天更新一次阳极液，并保留原有10%阳极室原有混合物。本发明的优点在于：本发明将睾丸酮丛毛单胞菌应用在基于废水处理的微生物燃料电池中，可以有效提升降解废水并产生电能。
权利要求书
1.一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：菌种制备与活化：将睾丸酮丛毛单胞菌进行活化并接种到培养液中，密闭后摇床培养，培养温度为25-35℃，摇床转速为150-250r/min，到对数期末期;
步骤2：微生物燃料电池阳极室菌种的接种：将培养后的菌液与营养液、缓冲液和污泥按体积比1～3:1～5:1～3:3～7混合，然后接种到微生物燃料电池阳极室，使菌液悬于阳极液中或附着在阳极上，静置利用菌液降解废水并产生电子和质子，电子经外电路到达阴极，并与透过中间隔膜到达阴极的质子构成电流回路以发电;
步骤3：阳极液的更新：每隔2～7天更新一次阳极液，并保留原有10%阳极室原有混合物，该阳极室原有混合物包含括菌液、营养液、缓冲液、污泥和废水。
2.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：所述步骤1中培养液包括3g/L牛肉膏、10g/L蛋白胨和5g/L Nacl。
3.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：所述步骤2中的营养液为有机物或氮源、无机盐和微量元素的混合物或有机物、氮源、无机盐和微量元素的混合物。
4.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：所述睾丸酮丛毛单胞菌包括睾丸酮丛毛单胞菌、睾丸酮丛毛单胞菌发酵液和睾丸酮丛毛单胞菌代谢产物。
5.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：所述步骤2中的缓冲液选用摩尔浓度为0.2-1.0mmol/L的 PBS 缓冲液。
6.根据权利要求1所述的睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其特征在于：所述微生物燃料电池为双室微生物燃料电池，阳极为碳布，阴极为载有0.2-0.9mg/cm2的Pt/C催化剂的碳布。
说明书
一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，特别涉及一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法。
背景技术
水污染和能源消耗问题一直是人们热议的话题。传统的水处理方法有物理、化学和生物等方法，其中物理法包括：沉淀、筛选、气浮、离心等，化学法包括：混凝、中和、氧化还原、吸附法等，生物法包括活性污泥、生物膜、阳阳生物处理等方法。但是，传统的废水处理技术在处理废水时存在极大的能量消耗。此外，传统的废水处理技术在处理废水时效果欠佳，目前尚没有一种能够很好地解决废水污染问题的处理技术。所以，寻找一种可以弥补这种高能源消耗并且具备更好地污水处理效果的水处理技术对环境治理和能源问题来说很有必要。
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。微生物燃料电池的基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂( 一般为氧气) 在阴极得到电子被还原与质子结合成水。微生物燃料电池多采用双室型，即包括阳极室和阴极室，中间常采用质子交换膜隔开。
睾丸酮丛毛单胞菌对类固醇化合物有很强的降解作用，有很强的环境适应性，能以硝酸盐氮为唯一氮源，也能在好氧情况下降解去除污水中的无机磷元素。将睾丸酮丛毛单胞菌应用在基于废水处理的微生物燃料电池中，可以有效降解废水并产生电能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，将睾丸酮丛毛单胞菌应用在基于废水处理的微生物燃料电池中，可以有效提升降解废水并产生电能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，其创新点在于：包括以下步骤：
步骤1：菌种制备与活化：将睾丸酮丛毛单胞菌进行活化并接种到培养液中，密闭后摇床培养，培养温度为25-35℃，摇床转速为150-250r/min，到对数期末期;
步骤2：微生物燃料电池阳极室菌种的接种：将培养后的菌液与营养液、缓冲液和污泥按体积比1～3:1～5:1～3:3～7混合，然后接种到微生物燃料电池阳极室，使菌液悬于阳极液中或附着在阳极上，静置利用菌液降解废水并产生电子和质子，电子经外电路到达阴极，并与透过中间隔膜到达阴极的质子构成电流回路以发电;
步骤3：阳极液的更新：每隔2～7天更新一次阳极液，并保留原有10%阳极室原有混合物，该阳极室原有混合物包含括菌液、营养液、缓冲液、污泥和废水。
进一步地，所述步骤1中培养液包括3g/L牛肉膏、10g/L蛋白胨和5g/L Nacl。
进一步地，所述步骤2中的营养液为有机物或氮源、无机盐和微量元素的混合物或有机物、氮源、无机盐和微量元素的混合物。
进一步地，所述睾丸酮丛毛单胞菌包括睾丸酮丛毛单胞菌、睾丸酮丛毛单胞菌发酵液和睾丸酮丛毛单胞菌代谢产物。
进一步地，所述步骤2中的缓冲液选用摩尔浓度为0.2-1.0mmol/L的 PBS 缓冲液。
进一步地，所述微生物燃料电池为双室微生物燃料电池，阳极为碳布，阴极为载有0.2-0.9mg/cm2的Pt/C催化剂的碳布。
本发明的优点在于：本发明睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，将睾丸酮丛毛单胞菌应用于基于废水处理的微生物燃料电池中，相比传统废水处理方法，睾丸酮丛毛单胞菌对类固醇化合物有很强的降解作用，有很强的环境适应性，能以硝酸盐氮为唯一氮源，也能在好氧情况下降解去除污水中的无机磷元素;此外，在降解污水的同时，可以产生电能，产电可用于城市供电。
