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

本发明专利技术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。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法
本专利技术属于废水处理领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术的技术方案为：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/LNacl。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。本专利技术的优点在于：本专利技术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。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为实施例1睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法中微生物燃料电池的电压变化图。图2为实施例2睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法中微生物燃料电池的电压变化图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1本实施例睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，包括以下步骤：步骤1：菌种制备与活化：将保存的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；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1:2:1:5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。步骤1中培养液包括3g/L牛肉膏、10g/L蛋白胨和5g/LNacl。培养温度为30℃，摇床转速为200r/min。步骤2中的营养液如表1所示。睾丸酮丛毛单胞菌包括睾丸酮丛毛单胞菌和睾丸酮丛毛单胞菌发酵液混合。步骤2中的缓冲液选用摩尔浓度为0.6mmol/L的PBS缓冲液。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0.35mg/cm2的Pt/C催化剂的碳布。睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonastestosteroni)菌株GAD4，其保藏号为CGMCC№2963。构建双室微生物燃料电池，厌氧污泥取自污水处理厂浓缩池，取200mL原污泥每24h加入100mL营养液，污泥培养200h后再取100mL加入原污泥上清液加入培养污泥中。营养液的成分见表1。表1营养液成分表阳极液每48h更换一次，阳极液的成分也根据MFC的运行状况更变，其中每次加入的废水含量梯级上升，直至全部更换为猪废水，其余成分皆按比例逐级递减，阴极液由PBS和铁氰化钾组成。经一段时间运行后，电池的电压变化图如图1所示，从图中可知，电池运行稳定，电压最高电压超过0.6V。化学需氧量（COD）是判断基于废水MFC除污效果的首要指标。猪废水原始COD为13907mg/L，经所述微生物燃料电池处理后测得其COD为4039mg/L，COD去除率达70.96%，效果显著。实施例2本实施例睾丸酮丛毛单胞菌微生物燃料电池处理废水的方法，包括以下步骤：步骤1：菌种制备与活化：将保存的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；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2:2:2:6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。本实施例中，步骤1中培养液包括3g/L牛肉膏、10g/L蛋白胨和5g/LNacl。培养温度为30℃，摇床转速为200r/min。步骤2中的营养液如表1所示。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代谢产物样品混合。步骤2中的缓冲液选用摩尔浓度为0.2mmol/L的PBS缓冲液。微生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪红军，卓露，汪兴兴，吕帅帅，李志扬，黄明宇，廖萍，朱昱，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32