亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

导电性磁铁矿(Fe_3O_4)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(0.1～0.3μm)磁铁矿建立Fe_3O_4/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80 d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Fe~(2+)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、NO_3-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Fe_3O_4/AS体系更好的脱氮除碳性能.