[发明专利]自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法

权利要求书

1.一种自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：⑴组装微生物电化学反应器，所述微生物电化学反应器包括装有阳极板的阳极室和装有阴极板的阴极室；⑵连接电路元件，电路元件包括选择开关、固定电阻、参比电极、电流表、循环时间继电器和可调直流电源，所述选择开关的共端与所述阳极板连接，所述选择开关的第一选择端与所述固定电阻串联后与所述阴极板连接，所述选择开关的第二选择端与所述可调直流电源的P1输出端连接，所述可调直流电源的P2输出端依次与所述电流表、循环时间继电器的工作触头及所述阴极板相串联，所述循环时间继电器的线圈通过辅助开关连接在辅助直流电源的两端；⑶微生物阳极预启动，向所述微生物电化学反应器的阳极室注入细菌生长培养基液将阳极浸没，向微生物电化学反应器的阴极室注入阴极溶液将阴极浸没，再向所述阳极室中接种含产电菌的微生物菌源，接着将所述选择开关拨至与第一选择端接通，使阳极通过固定电阻与阴极电连接，对微生物阳极进行预启动；⑷连续测量微生物阳极在预启动过程中的阳极电势变化，阳极电势变化依次分为三个阶段，第一阶段为缓慢下降阶段，阳极电势处于高位在2～5天内共下降小于0.1V；第二阶段为快速下降阶段，阳极电势在10～20小时内下降0.2V～0.6V；第三阶段为平稳变化阶段，阳极电势变化的幅度稳定在±0.03V以内达10小时以上，当阳极电势变化到达第三阶段即为微生物阳极预启动完成，阳极的电催化细菌生物膜初步构建完成；⑸接通所述辅助开关使循环时间继电器的线圈得电，调节所述循环时间继电器的通断时间比为(0.5～1)秒∶1秒；将所述选择开关拨到与第二选择端接通并启动所述可调直流电源，在所述阳极板与所述阴极板之间形成脉冲电流，所述可调直流电源通过调整输出电压控制所述脉冲电流以设定的速率逐步递增；同时连续测量所述微生物阳极相对于所述参比电极的电极电势作为所述可调直流电源的反馈控制信号，随着脉冲电流的逐步递增，所述微生物阳极的电极电势也逐步升高，微生物阳极的极化程度增大；⑹当所述微生物阳极的电极电势升高到阳极电势限定值时，所述可调直流电源通过调整输出电压控制脉冲电流立刻降低到当前值的40%～60%，所述微生物阳极的电极电势随之降低；然后以降低后的电流值为新起点，所述可调直流电源再次控制脉冲电流以设定的速率逐步递增，直至所述微生物阳极的电极电势再次升高到阳极电势限定值；（7）反复进行第（6）步操作，所述微生物阳极的耐电流能力逐步增强，直至在微生物阳极的电极电势升至阳极电势限定值前，脉冲电流值达到并稳定在电流设定限值达10小时以上，电催化细菌生物膜构建完成。

2.根据权利要求1所述的自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法，其特征在于：所述参比电极为饱和甘汞电极，所述阳极电势限定值为-0.3 V～-0.1 V，所述脉冲电流的递增速率为（0.03～0.3）mA/分钟，所述电流设定限值为每平方厘米阳极面积1 mA。

3.根据权利要求1所述的自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法，其特征在于，所述细菌生长培养基液的原料组分及重量含量如下：氯化钾∶氯化钠∶氯化钙∶氯化镁∶碳酸氢钠∶氯化铵∶磷酸二氢钠∶硫酸镁：七水硫酸亚铁：四水氯化锰：二水钼酸钠：酵母汁：醋酸钠：水=(0.05～0.15)∶(0.05～0.15)∶(0.05～0.15)∶(0.05～0.15)∶(2.0～3.0)∶(1.0～2.0)∶(0.5～1.0)∶(0.05～0.15)：(0.001～0.005)：(0.001～0.005)：(0.001～ 0.005)：(0.05～0.1)：(1.6～3.2)：1000。

4.根据权利要求1所述的自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法，其特征在于：所述阴极溶液包括50 mM K3Fe(CN)6 和 100 mM KH2PO4。

5.根据权利要求1所述的自动构建稳定电催化细菌生物膜的方法，其特征在于：所述微生物菌源为城市生活污水处理厂活性污泥或淡水环境沉积物中的含产电菌的微生物菌源，接种量按每升所述细菌生长培养基液中接种所述活性污泥或所述沉积物50～100克。