Fe3+對(duì)同步硝化反硝化過(guò)程氮元素遷移轉(zhuǎn)換的影響及其微生物機(jī)理研究.pdf

1、同步硝化反硝化(SND)過(guò)程由于其較高的污染物去除率和較低的能耗，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。優(yōu)化SND過(guò)程中氮的遷移轉(zhuǎn)化，以實(shí)現(xiàn)污染物高效去除和減少溫室氣體氧化亞氮(N2O)的釋放，是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。鐵作為微生物活動(dòng)所必需的元素，是污水生物脫氮過(guò)程中必不可少的元素之一。通過(guò)向污水處理系統(tǒng)中添加鐵鹽來(lái)提高污泥活性及處理效能，是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型生物處理方法。
　　本研究采用缺氧-好氧SBR反應(yīng)器，通過(guò)嚴(yán)格控制溶解氧實(shí)現(xiàn)SND過(guò)程

2、;保持各反應(yīng)器中不同的Fe3+濃度，同時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)各反應(yīng)器中污染物遷移轉(zhuǎn)化的規(guī)律，明確了Fe3+對(duì)SND過(guò)程氮元素遷移轉(zhuǎn)化的影響;利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，對(duì)不同F(xiàn)e3+濃度下各反應(yīng)器內(nèi)微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，掌握了Fe3+對(duì)SND過(guò)程微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，揭示了Fe3+影響SND過(guò)程中氮元素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的微生物機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　(1)適宜濃度Fe3+的添加可以提高SND過(guò)程的氮素污染物去除效果，但過(guò)高濃度的Fe3+添加

3、起到負(fù)面效果。Fe3+濃度為20 mg/L時(shí)，反應(yīng)器中硝氮的出水濃度明顯降低，其總氮去除率較未添加Fe3+的對(duì)照組提升了9.8％。但是當(dāng)Fe3+濃度為60 mg/L時(shí)，反應(yīng)器中出現(xiàn)了亞硝氮的過(guò)量積累，其總氮去除率較對(duì)照組降低了23.7％。
　　(2)不同濃度Fe3+對(duì)于SND過(guò)程中N2O釋放的影響是不同的。Fe3+濃度為20 mg/L的反應(yīng)器中N2O的轉(zhuǎn)化率比對(duì)照組降低5.22％。相比之下，F(xiàn)e3+濃度為60 mg/L的反應(yīng)器中發(fā)

4、生N2O的大量釋放，其N2O轉(zhuǎn)化率較對(duì)照反應(yīng)器增加了近70％。
　　(3)Fe3+對(duì)活性污泥的脫氫酶活性有顯著影響。反應(yīng)器內(nèi)Fe3+濃度為20 mg/L時(shí)，與脫氫作用相關(guān)的Hydrogenophilaceae科微生物的相對(duì)豐度增加，因此污泥系統(tǒng)脫氫酶活性增強(qiáng)了34.9％;而當(dāng)Fe3+濃度為60 mg/L時(shí)，高濃度的Fe3+對(duì)Hydrogenophilaceae科微生物產(chǎn)生抑制作用，污泥脫氫酶活性減弱了29.8％。
　　(4)

5、 Fe3+會(huì)增加SND系統(tǒng)微生物的豐度及多樣性。與對(duì)照組相比，F(xiàn)e3+濃度為20 mg/L和60mg/L時(shí)，SND系統(tǒng)中微生物群落的OTUs分別增加了15％和13％。反應(yīng)器中Fe3+濃度為20 mg/L時(shí)能夠提升與硝化作用和反硝化作用關(guān)系密切的Proteobacteria門近4％的相對(duì)豐度，主要是能夠促進(jìn)β-proteobacteria綱微生物的生長(zhǎng)繁殖;而60 mg/L的Fe3+則能增加δ-proteobacteria綱微生物的相對(duì)豐