第一作者：何棟業 碩士生

通訊作者：付傑 教授

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

論文鍊接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425004774

近日，我院付傑教授團隊在環境領域頂級學術期刊Water Research上發表了題為“Effect of pre-chlorination on bioelectricity production and stabilization of excess sludge by microbial fuel cell”的研究論文。微生物燃料電池（microbial fuel cell, MFC）是一種可以在降解剩餘污泥的同時生物發電的技術。然而，污泥中繁雜的組分、複雜的生物結構以及毒性化合物限制了MFC的應用。因此，本研究利用氯化作為污泥預處理方法，以提高MFC在污泥處理中的綜合性能。結果表明，0.2 mg/L的預氯化劑量使MFC的輸出電壓從約100 mV提高到約600 mV（提高500%），功率密度從3.15 W/m³提高到3.64 W/m³（提高15.60%），同時使污泥混合液懸浮固體（mixed liquor suspended solids, MLSS）、混合液揮發性懸浮固體（mixed liquor volatile suspended solids, MLVSS）、胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）多糖和蛋白質的降解分别提高了9.64%、47.07%、18.63%和16.26%。通過三維激發發射矩陣熒光光譜（three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy, 3D-EEM）、傅裡葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）和傅裡葉變換離子回旋共振質譜（Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, FT-ICR-MS）對污泥中EPS的分子組成進行分析，表明預氯化顯著促進了MFC中的分子轉化。通過掃描電鏡（scanning electron microscopy, SEM）、共聚焦激光掃描顯微鏡（confocal laser scanning microscopy, CLSM）、宏基因組學和宏代謝組學對MFC陽極生物膜的微生物組分析表明，預氯化促進了生物量的增長、産電細菌的富集（electricity-producing bacteria, EPB）、産電活性和代謝活性的增強。此外，通過FT-ICR-MS和代謝組學的聯合分析發現污泥EPS是MFC中微生物代謝物的重要來源。