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文檔簡介
1、化肥、農(nóng)藥的使用導致氮素污染形勢日益嚴峻,水體富營養(yǎng)化趨勢加劇。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。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間(HRT)4種因素對Fe2+參與反硝化作用的影響。通過對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、微生物數(shù)量以及微生物群落功能多樣性的差異,揭示Fe2+對潛流人工濕地反硝化作用的生物化學影響。得出結(jié)論如下:
?。?)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+濃度對反硝化作用都具有顯著影響,且COD/N對硝氮去除率的影響貢獻大于初始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對硝氮去除效果都有顯著影響,但兩者的影響貢獻不同。在低氮水平下,HRT對硝氮的去除率影響大于初始F e2+濃度的影響,而當初始氮濃度較高時,初始F e2+濃度對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、反硝化勢有所不同,硝氮去除率與反硝化勢具有很好的正相關(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反硝化作用,COD/N為
5、6的人工濕地和碳氮比為4同時添加Fe2+的人工濕地的硝氮去除率、反硝化勢都較相近,表明Fe2+和碳源具有協(xié)同作用,兩者同時存在時可以促進人工濕地的反硝化作用。反硝化勢受反硝化細菌數(shù)和溶解氧影響,與反硝化細菌數(shù)呈正相關(guān),與溶解氧呈負相關(guān)。
(3)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)量和鐵細菌都顯著增加。COD/N為6的人工濕地中反硝化細菌數(shù)大于COD/N為4同時添加Fe2+的,但鐵細菌數(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+的存在可以促進微生物的整體代謝活性。碳源和Fe2+也會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)勢度指數(shù)顯著增加。不同進水條
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