亞鐵強(qiáng)化潛流人工濕地反硝化作用及機(jī)制.pdf

1、化肥、農(nóng)藥的使用導(dǎo)致氮素污染形勢(shì)日益嚴(yán)峻，水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)加劇。硝酸鹽污染與人類健康和生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)，因此去除水環(huán)境中的硝酸鹽是水污染治理的研究熱點(diǎn)。其中人工濕地作為一種生態(tài)化、低成本的生物處理技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于污、廢水的脫氮處理。亞鐵離子可以作為電子供體參與反硝化作用，某些微生物可以通過氧化亞鐵離子還原硝酸鹽，從而去除硝態(tài)氮。本研究通過在潛流人工濕地中添加Fe2+，探究Fe2+參與反硝化作用的可行性，同時(shí)研究不同初始Fe2

2、+濃度、碳氮比（COD/N）、初始氮水平和水力停留時(shí)間（HRT）4種因素對(duì)Fe2+參與反硝化作用的影響。通過對(duì)比不同電子供體反硝化途徑（即分別以碳源、Fe2+、碳源和Fe2+協(xié)同作為電子供體）的反硝化作用效果、填料的反硝化勢(shì)、微生物數(shù)量以及微生物群落功能多樣性的差異，揭示Fe2+對(duì)潛流人工濕地反硝化作用的生物化學(xué)影響。得出結(jié)論如下：
　　（1）Fe2+作為電子供體參與人工濕地反硝化作用具有一定的可行性，在COD/N為2的條件下，添

3、加Fe2+可以顯著提高硝態(tài)氮的去除率，NO3--N的去除率隨初始Fe2+濃度增加而增加。在不加碳源條件下，F(xiàn)e2+對(duì)人工濕地脫氮效果沒有顯著影響，表明Fe2+參與人工濕地的反硝化過程中需要有碳源的存在，鐵碳協(xié)同脫氮具有高效性。不同初始氮水平下，COD/N與初始Fe2+濃度對(duì)反硝化作用都具有顯著影響，且COD/N對(duì)硝氮去除率的影響貢獻(xiàn)大于初始Fe2+濃度的影響。隨著HRT的增加，硝氮的去除率逐漸增加。不同初始氮水平下，不同初始F e2+濃

4、度與HRT對(duì)硝氮去除效果都有顯著影響，但兩者的影響貢獻(xiàn)不同。在低氮水平下，HRT對(duì)硝氮的去除率影響大于初始F e2+濃度的影響，而當(dāng)初始氮濃度較高時(shí)，初始F e2+濃度對(duì)硝氮的去除率影響大于HRT的影響。
　?。?）不同反硝化電子供體的人工濕地反硝化作用效果、反硝化勢(shì)有所不同，硝氮去除率與反硝化勢(shì)具有很好的正相關(guān)性。不加碳源的人工濕地脫氮效果較差，在COD/N為2的情況下，添加Fe2+的人工濕地可以顯著促進(jìn)反硝化作用，COD/N為

5、6的人工濕地和碳氮比為4同時(shí)添加Fe2+的人工濕地的硝氮去除率、反硝化勢(shì)都較相近，表明Fe2+和碳源具有協(xié)同作用，兩者同時(shí)存在時(shí)可以促進(jìn)人工濕地的反硝化作用。反硝化勢(shì)受反硝化細(xì)菌數(shù)和溶解氧影響，與反硝化細(xì)菌數(shù)呈正相關(guān)，與溶解氧呈負(fù)相關(guān)。
　?。?）不同反硝化電子供體的人工濕地中微生物數(shù)量不同。不加碳源的人工濕地微生物數(shù)量較低，且不加碳源只加Fe2+的人工濕地微生物數(shù)量沒有顯著提高。在COD/N為2的情況下，添加Fe2+的人工濕地中

6、反硝化菌的數(shù)量和鐵細(xì)菌都顯著增加。COD/N為6的人工濕地中反硝化細(xì)菌數(shù)大于COD/N為4同時(shí)添加Fe2+的，但鐵細(xì)菌數(shù)顯著較少。
　?。?）沒有添加碳源的人工濕地中的微生物整體代謝活性較低，而添加碳源的人工濕地中的微生物整體代謝活性較高。在碳源存在的條件，F(xiàn)e2+的存在可以促進(jìn)微生物的整體代謝活性。碳源和Fe2+也會(huì)影響微生物群落多樣性指數(shù)，添加碳源的人工濕地中，微生物群落的豐富度、均勻度以及常見的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著增加。不同進(jìn)水條