高氯酸盐(ClO₄⁻)和硝酸盐(NO₃⁻)都是水中对人体有害的含氧阴离子,常共存于炸药、军火和化工厂废水中。高氯酸盐的完全生物还原通常比硝酸盐更困难,且两种阴离子共用电子供体,存在竞争关系。本研究在生物膜电极反应器(BER)中,通过恒电位仪精确控制阴极电位,研究了富集的电活性生物膜还原ClO₄⁻和NO₃⁻的过程。实验发现,当阴极电位设置在-0.3V vs. SHE时,NO₃⁻优先被还原,ClO₄⁻的还原被抑制。当阴极电位降至-0.8V时,ClO₄⁻的还原速率显著加快,且NO₃⁻的还原几乎不受影响,表明在此电位下电子供体充足。通过调节阴极电位和HRT,该BER实现了对模拟废水中ClO₄⁻(5mg/L)和NO₃⁻(30mg N/L)的同步高效去除(>95%)。微生物群落分析显示,在低电位下,优势菌为普通的反硝化菌;而在高电位下,能够降解高氯酸盐的菌属(如Dechloromonas)丰度才明显上升。该研究为处理含多种含氧阴离子的工业废水,提供了一种利用可再生电力进行精准调控的电子供体供给策略。
标签: