【可持续发展污水处理技术专题】南开大学王鑫教授团队：基于微生物电化学技术的BOD传感器的研究进展

（1）概述了微生物电化学BOD传感器的组成，分析了生物识别元件和换能器的最新研究方向和研究进展；

（2）对不同原理的微生物电化学BOD传感器进行了对比，从检出限、灵敏度、线性范围等方面分别讨论了氧电极型BOD传感器、媒介体型BOD传感器和直接电子传递型BOD传感器，归纳了上述三类传感器的利弊。

（3）比较了单一菌种和混合菌种BOD传感器的优缺点并探讨了其原理，对近年来国内外研究人员改进混菌BOD传感器的思路和成果进行了分析。

（4）针对最常用的微生物电化学BOD传感器——MFC型BOD传感器，梳理了其发展历程，对其监测BOD的工作机理进行了阐述。

（5）分析了反应器构型对MFC型传感器性能的影响，比较单室和双室MFC型BOD传感器各自的优缺点，对流体模式、反应器体积、电极材料对传感器灵敏度、响应时间等性能指标的影响进行了分析。

（6）阐述了微生物电化学BOD传感器目前的商品化应用情况，分析制约其投入实际应用的关键因素并提出未来研究值得注意的方向。

对基于微生物电化学技术的BOD传感器进行了系统的总结与展望，阐述了微生物电化学BOD传感器的组成、原理和类型，针对最常用的微生物电化学BOD传感器——MFC型BOD传感器梳理了其发展历程、工作原理以及各构型因素对传感器性能的影响，总结了微生物电化学BOD传感器的商品化应用现状，对未来微生物电化学BOD传感器的发展方向进行展望。

生化需氧量（BOD）是判断水体受污染程度、指导污水处理工艺设计的重要指标。因此BOD的测定对水体污染的预警和控制具有非常重要的意义。

微生物电化学BOD传感器指以电极为转换元件，将生物敏感元件产生的随生存环境而变化的生物代谢信号转化为电信号的传感装置。近年来，这类新型BOD传感器因其具有操作简便、节约时间、普适性强的优点，且能实现BOD的快速预警和实时监测，成为了极具应用前景的方法。

首先总结了微生物电化学BOD传感器的工作元件及其原理，其次从微生物纯度、是否需要外加电源等角度对微生物电化学BOD传感器进行了分类，详细对比分析了单一菌种和混合菌种的BOD传感器、微生物电解池（MEC）型传感器和微生物燃料电池（MFC）型传感器的线性范围、灵敏度等传感器特性及其最新研究进展。

其中，MFC型传感器是最常用的微生物电化学BOD传感器，梳理了MFC型BOD传感器的发展历程，并对其工作原理进行阐述。围绕着MFC型传感器的构型，介绍了单室、双室型BOD传感器的优缺点，讨论流体模式、反应器体积、电极材料三种要素对传感器性能指标的影响。最后，还讨论了各种新兴技术给 MFC 型 BOD 传感器带来的发展契机。

最后，在实际应用中，微生物电化学BOD传感器已有商品化应用的实例，但微生物的抗干扰能力、稳定性、持久性、特异性仍是制约其投入实际应用的关键因素。

综上， 对基于微生物电化学技术的BOD传感器进行了系统的总结与展望，以期为推动微生物电化学BOD传感器的实际应用和水生态环境监测技术的创新发展提供思路。

第一作者 ： 廖承美（1989— ），博士，助理研究员。E-mail：lchmei@nankai.edu.cn。

通讯作者 ：王鑫（1981— ），博士，教授。E-mail：xinwang1@nankai.edu.cn。

（来源： 《工业水处理》2022年第6期 ）