关键词:
微藻
厌氧发酵
水解酸化
微生物燃料电池
摘要:
由于微藻含碳量高、固碳能力强、富含营养物质,因此将其厌氧发酵产生挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)用作微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)碳源是一个可行的办法.通过对比超声(US)、碱(AH)、超声和碱联合处理(UA)3种方法预处理微藻的效果,以优选的UA法预处理藻液为底物进行厌氧发酵产酸,并采用响应面法调控产酸的重要因素,监测调控前后微生物群落结构变化,考察以微藻发酵液作为MFC阳极基质的产电特性.结果表明,微藻通过UA预处理对厌氧发酵产酸最有利,预处理40 min后进行发酵,VFAs浓度可达392.5 mg·g-1(以每g VS产生的COD(mg)计,下同),其主要成分为乙酸,占VFAs的42.4%.响应面实验表明产酸的最佳参数为:pH值为9.3,温度为37.2℃,底物浓度为9.2 g·L-1(以TS计,下同).在最佳条件下,VFAs浓度高达447.8 mg·g-1,乙酸占比较优化前提高了9.3%.具备产乙酸功能的厚壁菌门占比提高了18.4%,优势菌属为嗜碱菌和梭状芽孢杆菌.以微藻发酵液作为阳极底物,MFC输出电压可达660 mV,最大输出功率为1118 mW·m-2,此时的电流密度为2748 mA·m-2,COD去除率和库伦效率分别为85.6%和39.0%.产电效果显著优于未发酵藻渣.研究结果为微藻的资源化利用及其高值化利用残渣的再利用提供了新的途径.