文献综述
自党的十八大提出了绿色协调发展理念以来，全国各地高度重视污染治理和生态文明建设，其中最关键的就是水污染治理。利用人工湿地对污染水域进行生态修复，具有经济高效、无二次污染的作用。微生物燃料电池利用细菌分解有机物来产生电流，可以为一些小型监测器提供电源。产电型人工湿地是将微生物燃料电池和人工湿地进行结合，在提高污水处理效果的同时产生电能，实现污水的资源化利用[1]。产电型人工湿地系统分为两个部分，即厌氧阳极区和好氧阴极区，一般通过质子交换膜将两区域隔开[2]；阳极区中的细菌氧化降解有机物，产生质子和电子，质子通过质子交换膜渗透传递到阴极，电子则通过外部电路到达阴极，产生电流，并在阴极区与氧气和质子反应生成水[3]。通过在产电型人工湿地的阴极中进行间接性适量曝气，增加阴极区域的溶解氧浓度，改善阴极区好氧微生物的生长状况，促进阴极中的还原反应，从而提升生物阴极的性能，提高产电型人工湿地的净化效率和产电性能。通过上述反应，污水中的有机物被降解，电子的传递产生电流，达到了净化污水和产电的目的。
1.阴极曝气对产电性能影响
通过在阴极区的适量曝气，增加阴极区的溶解氧浓度，溶解氧是影响阴极好氧微生物生长与繁殖的重要因素，而这些好氧微生物的生长状况又会直接影响生物阴极的性能[4]。研究表明，人工湿地系统输出电压随阴极曝气量的增大而增大，但其增长的速率越来越小。这表明，虽然阴极处的氧气越充足越有利于好氧微生物的生长，但阴极曝气过量可能会导致氧气扩散到阳极，破坏阳极的厌氧环境，抑制厌氧菌生长，降低阳极的性能[5]，从而减少阳极电子、质子产生量。所以，我们要寻找到产电性能与曝气量最佳的平衡点，通过间接性曝气等手段，控制阴极区的溶解氧含量，就能使产电性能达到最佳[6]。
同时，阴极溶解氧浓度也会影响系统内阻，进而影响系统的产电性能。研究表明，系统内阻随阴极曝气量的增加呈现先减小后增大的趋势，库伦效率则随阴极曝气量的增加而增加。
2.阴极曝气对净化效率的影响
阴极曝气可以促进电极室内填料之间的相互碰撞，提高了氧的传递效率，同时促进细菌生物膜的更新，从而提高生物膜的活性；阴极溶解氧的增加促进有机物的好氧菌的生长和繁殖，提升系统降解有机物的能力 。
2.1 对COD去除率的影响
研究表明，随着阴极曝气量的增加，系统中COD去除率逐渐增大，但增大的速率逐渐减小。人工湿地进水中很大一部分溶解性有机物首先被吸附于基质及可沉降颗粒表面而被截留，进而被微生物降解。曝气时，湿地内的微生物状态开始发生改变，好氧微生物开始增多，而好氧微生物降解有机物的速率较快，效率也较高，因此COD 去除率增幅较大。而较大的曝气量虽然增加了系统中的溶解氧DO，但同时对湿地基质产生一定的气液冲刷作用，降低了基质上溶解性有机物的吸附量，影响了微生物对营养物质的利用，所以出现COD去除率降低[7]。
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