我与科学基金(336)
经过多年持续努力，“五水共治”取得显著成效，但水体污染仍是公众忧虑的民生问题。能否开发一项先进技术，既能使废水中的污染物得到有效去除，又能将蕴含于污染物中的化学能转化为电能，实现治污产电的双重目标？
浙江大学教授郑平承担的浙江省自然科学基金重点项目“生物电极脱氮及其机理研究”近期通过结题验收，该项目推动了废(污)水治污产电的理论创新和技术创新。
郑平教授告诉记者，这些年全国施行“控源减排”后，废(污)水中的有机污染物得到有效治理，氮磷等营养盐凸现为主要污染物。根据《全国环境统计公报》显示，2015年全国废水排放总量735.3亿吨，废(污)水中化学需氧量排放量2223.5万吨，氨氮排放量229.9万吨。另据《中国生态环境状况公报》显示，2018年在全国地表水监测的1935个水质断面(点位)中，IV~劣V类占比达29.0%。2018年在全国10168个国家级地下水水质监测点中，IV~劣V类占比达86.2%，“三氮”(亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮)成为主要超标指标。氮素污染所致的湖泊“水华”及近海“赤潮”频频发生，已危及农业、渔业、旅游业等诸多行业，并对饮水卫生和食品安全构成了严重威胁。
据介绍，硝化反硝化工艺是当前废(污)水脱氮的主要工艺，要脱除总氮，必须强化反硝化作用。然而，调查显示，我国70%以上废(污)水处理厂的废(污)水碳氮比偏低，不能满足反硝化脱氮的要求。若投加外源有机物作为补充碳源，则不仅增加废(污)水脱氮成本，还会引起二次污染。
在浙江省自然科学基金的资助下，郑平教授及其研究团队经过多年不懈努力，探究生物阴极菌群，发现了嗜电脱氮菌群，获得了新的脱氮产电菌种资源；探究生物-电极互作方式，发现了嗜电脱氮菌群与阴极之间的主要电子传递途径，揭示了生物电极脱氮机理；探究生物阴极脱氮过程特征，建立了电流强度与生物电极脱氮效能、功能菌活性、功能基因响应的关系，开发了新型生物电极脱氮技术。
据了解，微生物燃料电池是以微生物为催化剂，将蕴含于化合物中的化学能直接转化为电能的装置。进入21世纪，在环境污染和能源紧张双重压力的驱动下，微生物燃料电池技术已成为微生物、环境和能源等多个领域的研究热点，具有独特而诱人的治污产电功能，在废(污)水处理中极具发展前景。
(记者 金乐平 通讯员 王楠 陆丹旸)