亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

摘要：

导电性磁铁矿(Fe3O4)已被证实能促进厌氧微生物直接种间电子传递.然而磁铁矿在厌氧水处理过程中会被铁还原菌利用而溶解,造成大量磁铁矿随出水流失,影响其长期介导作用.基于此,本研究在微氧连续运行的活性污泥反应器(activated sludge reactor, AS)中投加亚微米级(0.1～0.3 μtm)磁铁矿建立Fe3O4/AS复合体系(R2),以强化反硝化生物降解苯酚和喹啉,并探讨其作用机理.结果表明,在微氧条件下(DO=0.5～1.0 mg/L)运行80d后,R2体系有效缓解了磁铁矿的还原溶解,反应器中铁矿物主要以磁铁矿和针铁矿形式存在,其出水Fe2+浓度始终保持在0.2 mg/L左右;当进水喹啉浓度为55 mg/L时,R2体系中化学需氧量、苯酚、喹啉、NO3-N、总有机碳和总氮去除率比对照组R1分别提高了38％、49％、65％、64％、23％和98％.机理研究表明,R2中与反硝化和芳烃降解有关的菌属(如Denitratisoma和Azoarcus)丰度显著提升;磁铁矿刺激了胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的分泌(约为R1的2倍)和污泥微生物间的凝聚;磁铁矿的加入显著提高了EPS中胞外电子穿梭体(血红素c和类腐殖酸)浓度以及与污染物降解和氮还原相关的酶活性(R2 EPS中脱氢酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别是R1的2.4、5.8和4.3倍),从而加快了芳烃降解菌与反硝化菌之间的电子传递速率,实现了Fe3O4/AS体系更好的脱氮除碳性能.

关键词：磁铁矿、反硝化、苯酚、喹啉、胞外聚合物、胞外电子传递

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资助基金：国家自然科学基金21876018,51278080

在线出版日期：2020-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2914-2921