1. 研究目的与意义（文献综述）

人工湿地污水处理技术是20世纪70年代兴起的一种污水处理生态工程新技术, 由于具有投资少、能耗低、管理方便、无二次污染等优点, 正逐渐被应用于广大中小城镇和乡村地区的生活污水处理中。垂直潜流人工湿地作为人工湿地的一种类型，因其充分利用了湿地的空间，发挥了系统间的协同作用，使其处理能力也得到了大幅度提高，但随着该类型人工湿地的长期运行，含细粒径基质层的人工湿地会发生堵塞现象，从而导致基质表面雍水，降低污染物的去除效果。对于已经堵塞的人工湿地，目前主要的恢复措施有清洗或更换湿地表层基质、停床休作、间歇给水、干湿交替运行及湿地水位调整等。但这些措施通常存在工作量大、时间长的缺点，无形中也大大增加了湿地的建设及运行成本。

生物电化学系统（bioelectrochemical system,bes）是一个崭新且富有挑战性的领域，在资源和能源回收以及环境污染修复等方面已经日渐展现出其独有的特色和吸引力。生物电化学系统包括微生物燃料电池（microbial fuel cell, mfc）和微生物电解池（microbial electrolysis cell,mec），该方法综合了生物法，电解电离以及电化学氧化/还原的优点，是一种既节能环保又能高效处理废水的技术。其中，微生物燃料电池是一种将微生物作为催化剂氧化有机和无机物质，直接将有机物的化学能转化为电能，同时产电的新型能源及废水净化技术。阳极上附生的微生物将有机质氧化，并将电子传递给阳极，电子通过外电路传递至阴极，并最终与氧气、质子反应生成水。在这个过程中，沉积物的有机质被降解，其中的化学能转化为电能，实现能源回收。mfc 这种变废为宝的优势使其成为近年来研究的热点。与传统的废水处理工艺相比，mfc 不仅可以产能，还具有无二次污染问题及无须曝气设施等优势。

之前已有研究表明生物电化学系统（bes）可以有效缓解膜生物反应器的膜堵塞问题，并且对于难降解有机物有较好的处理效果。clara corbella等（2016）的研究也表明可以用mfc来评价人工湿地堵塞情况，因此，本研究旨在探讨mfc能否促进人工湿地堵塞物的降解问题。人工湿地堵塞物大部分是蛋白质、多糖、腐殖酸、核酸等难降解物质，本研究的方案是利用微生物燃料电池（mfc）来处理人工湿地堵塞物，研究其处理效果与产电情况。目前国内外关于利用mfc降解处理人工湿地堵塞的研究较少，但已有利用mfc来评价人工湿地堵塞情况的研究，因此，本研究具有一定的创新性。

2. 研究的基本内容与方案

构建双室mfc系统，接种活性污泥进行驯化，待驯化完成后，将经过预处理的人工湿地堵塞物与配水混匀后加入mfc阳极室，定期取阳极出水监测cod（重铬酸钾法），待cod稳定后，便可开始进行实验。

mfc阳极室每次加300ml阳极缓冲液，依次向阳极室加入不同量的堵塞物，分别为0.15g、0.30g、0.5g、1.0g和2.0g，研究堵塞物投加量与产生电压、堵塞物降解情况的关系。每种堵塞物投加量至少进行三次平行，依据实验的平行性适当调整次数。在mfc的阳极与阴极之间连接负载，将电压采集器接在负载两端，测量记录mfc产电情况，同时，不定时用万用表校正电压采集器示数。mfc系统组成示意图如图1所示。

3. 研究计划与安排

进度安排如表1所示。

表1 进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] ye j, li h, zhang c, et al. classification andextraction methods of the clog components of constructed wetland[j]. ecologicalengineering, 2014, 70(70):327-331.

摘要：in order to quantitatively analyzetheclog problem of constructed wetland (cw), it is necessary to establish appropriateclassification and extraction methods of clog components.this study was intendedto use five kinds of substances,which were proteins,polysaccharides,humic acids,nucleicacids and inorganic substances, to describe cw clog quantitatively.these substancesaccounted for about 71% of the total mass of the clog.the method is proved to befeasible and could provide quantitative analysis for study on the mechanism of clog.incw clog,the proportion of proteins,polysaccharides,humic acids,nucleic acids andinorganic substances was 9.86%,1.90%,5.68%,3.95%,49.87%,respectively.the best wayto extract components from the cw clog is to use the method of “alkali wash hotalkali low-speed centrifugal” (akakl).due to its simplicity and feasibility,themethod could be performed in each common laboratory and more importantly,it is controllablewith low cost and strong anti-interference.

[2] nivala j, knowles p, dotro g, et al. clogging in subsurface-flowtreatment wetlands: measurement, modeling and management.[j]. ecologicalengineering, 2012, 37(2):99-112.