Page 170 - 《精细化工》2023年第1期

第 40 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.40, No.1
20 23 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2023

水处理技术与环境保护
微生物燃料电池-好氧颗粒污泥系统中

C/N 对阴极微生物的影响

*
谢岳林，程 洁，王子骏，欧阳二明
（南昌大学 资源与环境学院，江西 南昌 330100）

摘要：为了探索微生物燃料电池（MFC）更广泛的适用性，将好氧颗粒污泥（AGS）与 MFC 进行耦合，并采
+
用序批式运行方式，固定进水化学需氧量（COD）为 780 mg/L，通过改变 NH 4 -N 的质量浓度（39、50、78 和
+
156 mg/L）将 COD 与 NH 4 -N 的质量浓度之比（简称碳氮比，C/N）分别调节为 20、15.6、10、5，研究了不同
C/N 对系统阴极室内微生物的多样性和菌群结构产生的影响。通过高通量测序分析显示，随着进水 C/N 的变化，
阴极室内不同菌群的相对丰度都产生了明显的变化。在门水平下，当 C/N=10 时，最为丰富的变形菌门
（Proteobacteria）相对丰度为 45.0%，而当 C/N=20 时降为 41.1%。在纲水平下，当 C/N=5 时，最为丰富的异常球
菌纲（Deinococci）相对丰度均为 27.2%，而当 C/N=20 时只有 15.1%。当 C/N=15.6 和 20 时，阴极室内微生物的
新陈代谢最高，相对丰度均为 77.1%，对应的阴极好氧颗粒污泥代谢能力较强，对微生物降解 COD 具有重要作用。
关键词：微生物燃料电池；好氧颗粒污泥；碳氮比；高通量测序；微生物群落；水处理技术
中图分类号：TM911.45 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 01-0162-07

Effect of C/N ratio on cathodic microorganisms in microbial

fuel cell-aerobic granular sludge system

*
XIE Yuelin, CHENG Jie, WANG Zijun, OUYANG Erming
（College of Resources and Environment, Nanchang University, Nanchang 330100, Jiangxi, China）

Abstract: In order to explore its wider applicability, microbial fuel cell (MFC) was coupled with aerobic
granular sludge (AGS) via adopting sequencing batch operation. Then, the effects of C/N ratio on microbial
diversity and community structure in the cathode chamber of the system was studied by fixing the influent
+
chemical oxygen demand (COD) at 780 mg/L and adjusting the mass concentration of NH 4 -N to 39, 50, 78
+
and 156 mg/L to keep the mass concentration ratio of COD and NH 4 -N (carbon to nitrogen ratio for short,
C/N) to 20, 15.6, 10 and 5, respectively. High-throughput sequencing analysis showed that the relative
abundance of different bacterial communities in the cathode chamber significantly varied with the change of
influent C/N. The relative abundance of Proteobacteria was decreased from 45.0% to 41.1% as C/N
changed from 10 to 20 at the phylum level, while that of Deinococci reduced from 27.2% to 15.1% as C/N
increased from 5 to 20. When C/N=15.6 and 20, the metabolic relative abundance of microorganisms in the
cathode chamber reached the highest (77.1%) and led to strong metabolism of the corresponding cathode
aerobic granular sludge, which played an important role in the microbial degradation of COD.
Key words: microbial fuel cell; aerobic granular sludge; carbon and nitrogen ratio; high-throughput
sequencing; microbial community; water treatment technology

[1]
微生物燃料电池（MFC）是一种生物电化学装 有机基质中的化学能转化为清洁的电能 ，在修复
置，其利用微生物的代谢活动来实现能量转换，将 水体污染问题的同时可在一定程度上缓解能源危

收稿日期：2022-06-25; 定用日期：2022-08-19; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220593
基金项目：江西省自然科学基金面上项目（20192BAB206039）
作者简介：谢岳林（1998—），男，硕士生，E-mail：1520081828@qq.com。联系人：欧阳二明（1976—），男，副教授，硕士生导师，
E-mail：youmer@ncu.edu.cn。