| 电催化-生物电化学耦合系统处理青霉素废水的机制 |
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| 引用本文： | 曲有鹏,吕江维,董跃,冯玉杰,张杰.电催化-生物电化学耦合系统处理青霉素废水的机制[J].环境科学,2021,42(5):2378-2384. |
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| 作者姓名： | 曲有鹏 吕江维 董跃 冯玉杰 张杰 |
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| 作者单位： | 哈尔滨工业大学环境学院, 城市水资源与水环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090;哈尔滨工业大学生命科学与技术学院, 哈尔滨 150080;哈尔滨商业大学药学院, 哈尔滨 150076 |
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| 基金项目： | 中国博士后科学基金项目（2016M591534）；黑龙江省政府博士后项目（LBH-Z16088）；国家自然科学基金项目（51308171） |
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| 摘 要： | 抗生素生产过程中产生大量含有残存抗生素的生产废水，传统的污水生物处理技术难以有效地处理此类高浓度抗生素废水.针对此问题，采用电催化-生物电化学耦合系统来处理含有典型的β-内酰胺类抗生素青霉素的废水，利用硼掺杂金刚石（boron-doped diamond，BDD）电催化电极对青霉素废水进行预处理，其出水进入生物电化学系统（bioelectrochemical system，BES）进行后处理.研究发现，经电催化系统预处理后青霉素的去除率为89%，出水进入BES后可以稳定运行，该出水中又有79%的青霉素被BES去除，获得最大功率密度为（1124±28）mW·m-2，与直接进青霉素原始废水的BES反应器相比提高了473%.经过电催化-生物电化学两级耦合系统处理后青霉素的总去除率达到98%.对BES反应器阳极生物量和生物相分析结果表明，青霉素对阳极混合菌群生物量和变形菌门微生物（主要产电菌）有一定的抑制作用，且会降低形成阳极生物膜的主要微生物不动杆菌属Acinetobacter和具有产电功能芽孢杆菌属Bacillus在反应器中含量，这是影响反应器产电性能和处理效果的主要原因.青霉素废水经电催化降解后，浓度明显降低，有效缓解了青霉素对BES的抑制作用，提高废水的可生化性，因此电催化-生物电化学耦合系统是一种高效低能耗处理抗生素废水的新工艺.
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| 关 键 词： | 电催化 生物电化学系统(BES) 硼掺杂金刚石(BDD) 微生物燃料电池(MFC) 青霉素 |
| 收稿时间： | 2020/7/30 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2020/11/15 0:00:00 |
Mechanisms of Penicillin Wastewater Treatment by Coupled Electrocatalytic and Bioelectrochemical Systems |
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| Institution: | State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;School of Life Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China;School of Pharmacy, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | electrocatalysis bioelectrochemical system(BES) boron-doped diamond(BDD) microbial fuel cell(MFC) penicillin |
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