江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

水污染@铁对废水微生物脱氮的影响研究进展( 四 )


Zhang等[42]将铁碳微电解（IC-ME）与生物反硝化耦合用以处理低COD/硝酸盐比煤气化废水中的硝酸盐 。 其中 ， IC-ME载体由零价铁废料和碳为原料制得 ， 在该耦合体系中 ， 零价铁通过电化学腐蚀作用释放出Fe2+ ， 为硝酸盐反硝化提供电子供体 。 该耦合过程与铁屑直接作电子供体相比 ， 加快了铁的腐蚀与电子供体Fe2+的释放 ， 总氮去除率也提高了16.64%[42] 。
1.4 同时硝化反硝化
好氧反硝化菌的发现使得硝化作用和反硝化作用能够在同一反应器中同时进行 ， 从而实现废水微生物脱氮 ， 该过程即同时硝化反硝化[43] 。 Chen等[44]研究表明 ， 在同时硝化反硝化活性污泥反应器中添加车床切割废料中的铁屑 ， 废水的总氮浓度由25mg/L降至14mg/L ， 而在不加废铁屑的对照组中 ， 虽然大部分氨氮能够通过硝化作用转化为硝酸盐氮 ， 总氮含量却未见明显下降 ， 废铁屑的添加主要是促进了好氧反硝化 ， 进而使得同时硝化反硝化脱氮得以实现 。 投加废铁屑的实验组反应器中污泥中总Fe3+浓度为22.9mg/L ， 远高于对照组的3.2mg/L ， 而Fe2+浓度则低到可以忽略 ， 因此对比可推测废铁屑释放出的Fe3+是同时硝化反硝化脱氮效率得以提高的重要原因；但若在反应器中直接投加等量的Fe3+ ， 其对同时硝化反硝化脱氮效率的促进作用则不及投加废铁屑 ， 因此废铁屑在同时硝化反硝化过程中的具体作用仍需进一步研究[44] 。
2 铁对废水微生物脱氮的作用机制
2.1 酶的活性
铁是微生物生长必需的重要微量元素之一 ， 在脱氮微生物酶的合成过程中起重要作用 。 在厌氧氨氧化过程中 ， 铁能够促进厌氧氨氧化菌对铁的积累和血红素c的合成[13,18] ， 血红素是厌氧氨氧化菌进行联氨脱氢酶（HDH）、联氨合成酶（HZS）、羟胺氧化还原酶（HAO）和亚硝酸盐还原酶（NIR）等酶组装的重要辅因子 ， 参与厌氧氨氧化菌的代谢与增殖 ， 促进厌氧氨氧化脱氮[20,45] 。 Qiao等[13]的研究表明 ， 在厌氧氨氧化系统中 ， 0.12mmol/L Fe(Ⅱ) [Fe(Ⅱ)EDTA]存在时 ， 催化联氨转化为氮气的联氨脱氢酶HDH的活性比0.03mmol/L Fe(Ⅱ)或0.18 mmol/L Fe(Ⅱ)存在时分别提高了32.6%和73.2% ， 联氨脱氢酶HDH活性的变化与厌氧氨氧化脱氮速率变化趋势相一致 。 因此 ， 适宜浓度Fe(Ⅱ)的添加是对厌氧氨氧化系统微量元素Fe的补充 ， 能够提高联氨脱氢酶HDH的活性 ， 促进厌氧氨氧化脱氮 ， 而Fe(Ⅱ)添加浓度过高时反而抑制联氨脱氢酶HDH的活性 ， 抑制脱氮作用[13,20] 。
硝化和反硝化过程中涉及多种生物催化酶 ， 包括氨单加氧酶（AMO）、羟胺氧化还原酶（HAO）及亚硝酸氧化还原酶（NXR）等硝化酶[46,47] ， 以及硝酸盐还原酶（NAR）、亚硝酸盐还原酶（NIR）、一氧化氮还原酶（NOR）和一氧化二氮还原酶（N2OR）等反硝化酶[11,44,48] ， 铁是构成这些酶的重要金属元素之一[11,48] 。 Qian等[47]的研究表明在10～20℃温度范围内Fe2+的添加对氨单加氧酶AMO、羟胺氧化还原酶HAO和亚硝酸氧化还原酶NXR这3种酶的活性均有促进作用 ， 其中氨单加氧酶AMO的活性增长最显著 ， 比对照组提高了约14%～28% 。 Jia等[27]的研究则表明 ， 适宜浓度（20～40mg/L）的Fe3+对硝酸盐还原酶NAR、亚硝酸盐还原酶NIR和一氧化氮还原酶NOR活性有一定的促进作用 ， 其中Fe3+对一氧化氮还原酶NOR活性的促进作用最为显著 ， 比对照组一氧化氮还原酶NOR活性高约10%～16% ， 而60mg/L的过量Fe3+投加则会形成三价铁的氧化物或氢氧化物包覆在反硝化微生物细胞表面 ， 破坏细胞结构 ， 抑制反硝化酶的活性 ， 进而抑制反硝化脱氮[27] 。 在同时硝化反硝化系统中添加废铁屑时 ， 编码硝酸盐还原酶的基因NapA和亚硝酸盐还原酶的基因NirK、NirS的表达量分别是未添加铁屑时的2.24倍、6.87倍和5.45倍 ， 氨单加氧酶AMO、亚硝酸盐氧化还原酶NXR、硝酸盐还原酶NAR和亚硝酸盐还原酶NIR的活性分别提高到无废铁屑添加时的1.23倍、1.53倍、3.60倍和1.55倍 ， 相应总氮去除率也比对照组显著提高[44] 。


推荐阅读


上一篇：『我的第一部5G手机』中兴成柔宇新战略合作伙伴 利好消息令股价大涨

下一篇：杭州：浙江杭州西湖区艺创小镇：艺创速度助力企业发展