Fe3+對同步硝化反硝化過程氮元素遷移轉換的影響及其微生物機理研究.pdf

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

2、;保持各反應器中不同的Fe3+濃度，同時跟蹤監(jiān)測各反應器中污染物遷移轉化的規(guī)律，明確了Fe3+對SND過程氮元素遷移轉化的影響;利用現(xiàn)代分子生物學技術，對不同F(xiàn)e3+濃度下各反應器內(nèi)微生物種群結構進行了系統(tǒng)分析，掌握了Fe3+對SND過程微生物群落結構的影響，揭示了Fe3+影響SND過程中氮元素遷移轉化規(guī)律的微生物機理。主要結論如下:
　　(1)適宜濃度Fe3+的添加可以提高SND過程的氮素污染物去除效果，但過高濃度的Fe3+添加

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

4、生N2O的大量釋放，其N2O轉化率較對照反應器增加了近70％。
　　(3)Fe3+對活性污泥的脫氫酶活性有顯著影響。反應器內(nèi)Fe3+濃度為20 mg/L時，與脫氫作用相關的Hydrogenophilaceae科微生物的相對豐度增加，因此污泥系統(tǒng)脫氫酶活性增強了34.9％;而當Fe3+濃度為60 mg/L時，高濃度的Fe3+對Hydrogenophilaceae科微生物產(chǎn)生抑制作用，污泥脫氫酶活性減弱了29.8％。
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5、 Fe3+會增加SND系統(tǒng)微生物的豐度及多樣性。與對照組相比，F(xiàn)e3+濃度為20 mg/L和60mg/L時，SND系統(tǒng)中微生物群落的OTUs分別增加了15％和13％。反應器中Fe3+濃度為20 mg/L時能夠提升與硝化作用和反硝化作用關系密切的Proteobacteria門近4％的相對豐度，主要是能夠促進β-proteobacteria綱微生物的生長繁殖;而60 mg/L的Fe3+則能增加δ-proteobacteria綱微生物的相對豐