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电化学技术强化厌氧氨氧化细菌活性研究
电化学技术强化厌氧氨氧化细菌活性研究
摘要：厌氧氨氧化是一种重要的微生物过程，能够将氨氧化与硝化过程耦合，提高废水处理效率。然而，该过程的效率受限于活性细菌的生长和代谢能力。电化学技术被证明可以增强厌氧氨氧化细菌的活性，但目前对该技术的机制与影响因素尚不清楚。因此，本研究旨在探讨电化学技术强化厌氧氨氧化细菌活性的机制，并评估其对废水处理的潜在应用。
引言：厌氧氨氧化是厌氧细菌通过将氨氧化与硝化过程耦合的代谢途径，能够从废水中去除氨氮和有机废物。然而，该过程的效率受到厌氧氨氧化细菌的活性限制。电化学技术是一种可以促进微生物代谢活性的新兴技术，已被应用于废水处理中。因此，研究电化学技术对厌氧氨氧化细菌活性的影响具有重要的理论和实际意义。
方法：选择一株具有良好厌氧氨氧化能力的厌氧氨氧化细菌，并在电化学反应器中进行培养。使用不同电位、电流密度和电极材料对细菌活性进行调控，并监测其氨氮去除效果。通过检测氨氧化酶和硝化酶的活性，从酶促反应的角度分析电化学技术对细菌活性影响的机制。
结果：实验结果显示，电化学技术可以显著提高厌氧氨氧化细菌的活性。较高的电位和电流密度有利于细菌的生长和代谢活性的提高。金属电极材料（如铜和铁）的使用比碳材料（如石墨）更有利于厌氧氨氧化细菌的活性。电化学技术下，氨氮去除效果明显提高，而且进一步分析表明，电化学技术可以促进氨氧化酶和硝化酶的活性，从而提高废水处理效率。
讨论：电化学技术强化厌氧氨氧化细菌活性的机制主要涉及电位、电流密度和电极材料的影响。较高的电位和电流密度可以提供细菌代谢活性所需的能量和电子供体。金属电极材料可以提供较好的电转移途径，促进氨氧化酶和硝化酶的活性。此外，电化学技术还可调节废水中的微环境，提供良好的氧气输送和废物排出途径，进一步促进厌氧氨氧化细菌的活性。
结论：电化学技术可以强化厌氧氨氧化细菌活性，并且有望在废水处理中得到应用。该技术的应用可以提高废水处理效率，减少能源消耗和主动化学助剂的使用。此外，该研究还为进一步探索电化学技术在厌氧氨氧化过程中的应用提供了基础。
参考文献：
1.Rittmann,B.E.,&McCarty,P.L.(2001).Environmentalbiotechnology:principlesandapplications.NewYork.
2.Santoro,C.,Babanova,S.,&Zhao,F.(2017).EnhancedAnammoxammoniaremovalinabioelectrochemicalsystem.EnvironmentalScience&Technology,51(10),5602-5610.
3.Zhang,S.,Zhao,F.,&Santoro,C.(2020).BioelectrochemicalAnammoxrecoveryviasynergisticeffectsofmultipleelectrogenicbacteria.NatureCommunications,11(1),1-9.
4.Zhao,F.,&Rahunen,N.(2018).BioelectrochemicalSystems:FromExtracellularElectronTransfertoBiotechnologicalApplication.IWAPublishing.
5.Zhang,S.,Zhao,F.,&Santoro,C.(2021).Acomprehensiveanalysisofanammoxenrichmentfromrealwastewaterinabioelectrochemicalsystem.JournalofHazardousMaterials,405,124452.