李 昂 艾 鹏 林莉莉 鲁 汭 荣 鹏 李志伟 肖恩荣 吴振斌

(1.中交第二公路勘察设计研究院,武汉 430056;2.中国科学院水生生物研究所淡水生态和生物技术国家重点实验室,武汉 430072;3.武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉 430070)

人工湿地(CW)堵塞是指运行过程中基质床渗透系数降低,表面雍水,污水处理性能下降的现象[1]。在高有机物条件下,异养微生物大量分泌的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)过量积聚在基质表面并吸附大量的有机和无机物质而形成的生物堵塞,会对人工湿地的净化效果和寿命造成更严重的影响[2—4]。CW中的生物堵塞相较于水悬浮物引起的物理堵塞、填料孔隙间发生化学反应产生胶体或沉淀引起的化学堵塞更为普遍,是CW长效运行的主要限制因素[5,6]。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)可利用电极表面富集的电化学活性菌(Electrochemically Active Bacteria,EAB)对大分子有机物EPS的降解,并通过产电过程中形成的微弱电场来抑制微生物胞外多糖的大量分泌,一定程度上控制生物堵塞[7—9]。微弱电场可以刺激微生物生长,促进污染物降解,适当的电刺激有助于EPS分泌和生物膜形成[9]。EAB在阳极上富集可以增大功率输出,从而为阴极去除污染物提供更多质子,提高废水的处理效率[10]。此外,电场可以防止污染物附着在膜上,从而延缓膜污染[11]。MFC电极富集的EAB可将胞外聚合物中难降解的大分子有机物分解成小分子的、可溶性的有机物加以利用并产生电能[12]。大量研究[13—17]表明,MFC产生的微电场可以降低EPS含量并改变其有机物组成。……