第一作者：何栋业 硕士生

通讯作者：付杰 教授

论文信息：2025: 123564 (doi: 10.1016/j.watres.2025.123564)

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425004774

近日，我院付杰教授团队在环境领域顶级学术期刊Water Research上发表了题为“Effect of pre-chlorination on bioelectricity production and stabilization of excess sludge by microbial fuel cell”的研究论文。微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）是一种可以在降解剩余污泥的同时生物发电的技术。然而，污泥中繁杂的组分、复杂的生物结构以及毒性化合物限制了MFC的应用。因此，本研究利用氯化作为污泥预处理方法，以提高MFC在污泥处理中的综合性能。结果表明，0.2 mg/L的预氯化剂量使MFC的输出电压从约100 mV提高到约600 mV（提高500%），功率密度从3.15 W/m³提高到3.64 W/m³（提高15.60%），同时使污泥混合液悬浮固体（mixed liquor suspended solids, MLSS）、混合液挥发性悬浮固体（mixed liquor volatile suspended solids, MLVSS）、胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）多糖和蛋白质的降解分别提高了9.64%、47.07%、18.63%和16.26%。通过三维激发发射矩阵荧光光谱（three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy, 3D-EEM）、傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）和傅里叶变换离子回旋共振质谱（Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, FT-ICR-MS）对污泥中EPS的分子组成进行分析，表明预氯化显著促进了MFC中的分子转化。通过扫描电镜（scanning electron microscopy, SEM）、共聚焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscopy, CLSM）、宏基因组学和宏代谢组学对MFC阳极生物膜的微生物组分析表明，预氯化促进了生物量的增长、产电细菌的富集（electricity-producing bacteria, EPB）、产电活性和代谢活性的增强。此外，通过FT-ICR-MS和代谢组学的联合分析发现污泥EPS是MFC中微生物代谢物的重要来源。