①课题来源与背景： 本项目属于国家自然科学基金项目，该课题的经费由国家自然科学基金委员会支助83万元。 背景是：猪场废水是指在猪场生产过程中产生的含猪粪、尿、水的混合物，具有有机物浓度高、水量大且排放集中等特性。 据估算，一个年产万头牲猪的养猪场每天排放的粪污达到100-150t，BOD5 达到 4000-6000mg/L。我国是世界上第一养猪大国，且发展速度迅猛。2010年生猪存栏数达到 4.8亿头，比1990年增加 1.2亿头。但是，我国猪场废水处理与综合利用设施配备不理想。针对存在的问题，我国已出台《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）和《畜禽养殖污染防治管理办法》，对猪场废水的达标排放做出了明确规定。可以说，探索猪场废水处理与资源化新技术是保证我国养猪业健康、可持续发展的重要内容。微生物燃料电池是一种特殊的燃料电池，以微生物为生物催化剂，燃料（底物） 中有机物或者无机物能在阳极区被氧化成二氧化碳，产生的电子和质子被转移到阴极区后与氧气反应生产水，最终将燃料（底物）中有机物或者无机物的化学能转化为电能 。该技术具有无污染、污泥产生量小的特点，在处理污水的同时，还能获 得电能。应用到养殖废水处理中，微生物燃料电池不仅可以将其中有机物的化学能转化 为清洁的电能，同时又可以使猪场废水得到处理。这一方面缓解了现行的污水处理工艺 消耗大量电能的压力，另一方面还最大限度地实现了猪场废水处理和养猪业的可持续发展。 申请人在畜禽环境工程、环境微生物技术方面做了大量前期工作，建立了两种简易、 经济的高效阳极改性方法、探讨了串联微生物燃料电池电压反转的发生机制、构建了单室空气阴极微生物燃料电池并初步考察了其利用养殖废水产电同时去除污染物的效果、分析了阳极生物膜微生物的多样性及其变化、分离了若干产电微生物菌株，具有良好的工作基础。本课题组成员近年来在生物电化学系统、环境微生物和谱学分析等领域的理论储备和经验体会，可望在产电微生物驱动的厌氧自电解反应器去除养殖废水中典型污染物方法的建立、养殖废水中典型抗生素在厌氧自电解过程中的行为特征、厌氧自电解过程中铵态氮损失机制和臭味去除机制等方面获得突破。

     ②研究目的与意义： （1）建立产电微生物驱动的厌氧自电解处理养殖废水的方法，为该技术的应用提供理论依据； （2）探究养殖废水中典型抗生素在厌氧自电解反应器中的行为特征，为厌氧自电解反应器高效运行提供实验证据； （3）推断养殖废水中铵态氮和臭味去除的可能机制模型，完善产电微生物驱动的厌氧自电解去除养殖废水中典型污染物理论。 可以建立产电微生物驱动的厌氧自电解反应器去除养殖废水污染物的方法，获得典型抗生素的行为特征，提出铵态氮损失和臭味去除机制模型。

    ③主要论点与论据： 目前，微生物燃料电池领域的研究主要集中在产电微生物菌株的分离和利用、实验室小规模反应 器利用简单底物产电、电极材料的改性和产电功率密度的提高等技术范畴。尚未涉及到可供生产应用的反应器规模设备和运行参数优化。微生物燃料电池利用养殖废水产电过程中的污染物 去除机理在仅有的两篇文献资料中有提及但均以养殖废水产电为出发点。因此，有必要针对产电微生物驱动的厌氧自电解反应器去除养殖废水典型污染物机理进行研究。

     ④创见与创新： 本课题不同与以往课题之处在于针对养殖废水中典型污染物建立产电微生物驱动的厌氧自电解反应器去除方法，研究其典型污染物去除作用的来源，特别是铵态氮和臭味的去除机制、典型抗生素和兽药在反应器中行为特征，可解决厌氧自电解去除养殖废水中典型污染物的关键问题，充分体现了本项目前沿性和学科的交叉性。 在建立产电微生物驱动的厌氧自电解方法的基础上，应用以现代谱学分析测试技术（GC、GC-MS、HPLC）与现代分子生物学手段（PCR-DGGE、FISH）相结合的主要研究方法，从污染物去除水平上研究典型抗生素行为特征、铵态氮损失机制、 臭味去除机理，最终建立产电微生物驱动的厌氧自电解过程去除典型污染物的机理模型，体现了本课题研究方法的创新性。概括起来就是体现了“1+2+1”，即一个方法建立、 两种手段并用、一个模型建立。 国内外近年来对养殖废水的水质净化做了一些探索，但是尚未建立反应器操作方法，也没有对养殖废水中典型污染物去除机理进行深入研究，本项目的研究结果将进一步推动产电微生物驱动的厌氧自电解处理养殖废水技术的发展和实用化，完善养殖废水厌氧自电解理论。

     ⑤社会经济效益，存在的问题： 本项目属于基础研究类项目，无明显的经济效益，社会效益主要是：建立产电微生物驱动的厌氧自电解去除养殖废水中典型污染物方法， 提出典型污染物去除机理模型，完善、丰富养殖废水处理理论，为该技术的实际应用和进一步提高处理效率提供依据。

    ⑥历年获奖情况：无。