厭氧氧化微生物在零價(jià)鐵還原硝酸鹽體系中的作用.pdf

1、零價(jià)鐵還原硝酸鹽在20世紀(jì)90年代已被應(yīng)用于地下水修復(fù)中，其在還原硝酸鹽同時(shí)還能夠還原重金屬和高毒性有機(jī)物，是較為理想的水處理材料。但現(xiàn)階段的研究表明零價(jià)鐵還原硝酸鹽速率提升費(fèi)用高、二次污染問(wèn)題難以有效解決。本研究發(fā)現(xiàn)，厭氧氨氧化微生物能夠強(qiáng)化硝酸鹽的還原，并且硝酸鹽還原為氮?dú)?。研究厭氧氨氧化微生物作用于零價(jià)鐵和硝酸鹽的反應(yīng)并利用該體系進(jìn)行生命活動(dòng)，掌握零價(jià)鐵還原硝酸鹽強(qiáng)化及產(chǎn)物變化的客觀(guān)規(guī)律，也利于零價(jià)鐵還原硝酸鹽的工程應(yīng)用。

2、　　本研究主要采用批量實(shí)驗(yàn)和連續(xù)流實(shí)驗(yàn)以變量控制、動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)、論證排除等方法對(duì)厭氧氨氧化微生物強(qiáng)化零價(jià)鐵還原硝酸鹽反應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在中性條件下(pH值7～8)ANAMMOX微生物的添加能顯著強(qiáng)化NO3-和Fe0的反應(yīng)，并且生物強(qiáng)化作用長(zhǎng)期有效。該反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)與生物反應(yīng)耦合的復(fù)雜體系。零價(jià)鐵轉(zhuǎn)化的加快是由于二價(jià)鐵自養(yǎng)反硝化微生物所導(dǎo)致的。自養(yǎng)反硝化菌利用硝酸鹽將Fe2+氧化為Fe3+，隨后Fe3+能與Fe0自發(fā)地發(fā)生

3、反應(yīng)，促使體系溶出更多的Fe2+，打破體系中Fe0溶出受制于硝酸鹽化學(xué)氧化，加快了Fe0的轉(zhuǎn)化。體系中更多的Fe2+能夠加速自養(yǎng)反硝化反應(yīng)、零價(jià)鐵還原硝酸鹽反應(yīng)，從而使得整個(gè)體系反應(yīng)的加快。
　　ANAMMOX微生物作為特殊的自養(yǎng)反硝化菌，在零價(jià)鐵還原硝酸鹽反應(yīng)體系中利用底物的方式更為有利。該微生物不僅可以利用NO3-和Fe2+進(jìn)行反應(yīng)，其還能夠利用化學(xué)反應(yīng)中NO3-逐步轉(zhuǎn)化為NO2-和NH4+進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，以此獲得更多可利

4、用底物;另外，該微生物對(duì)零價(jià)鐵還原硝酸鹽的作用，也導(dǎo)致了體系中沒(méi)有氨的積累、氫離子消耗及零價(jià)鐵鐵消耗的減少，使得零價(jià)鐵和硝酸鹽反應(yīng)體系更有利于微生物的生長(zhǎng)。
　　該反應(yīng)在溫和環(huán)境條件下最為明顯，適宜在pH值為4～6，溫度為30～40℃下進(jìn)行。體系中適量的Fe2+濃度也有利于該強(qiáng)化反應(yīng)的進(jìn)行。在pH值為7～8，溫度33℃下，連續(xù)流反應(yīng)器的停留時(shí)間為10h，零價(jià)鐵一次性投加量為50g·L-1，添加污泥濃度為400mg·L-1，進(jìn)水硝態(tài)