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青島能源所在低C/N廢水處理方面取得研究進展时间：2022-09-22 生物脫氮是廢水處理中常用的技術，通常由好氧硝化和厭氧反硝化結合實現(xiàn)廢水中氮的去除，多種類型的廢水尤其是市政污水具有較低的碳氮比（C/N），水體本身碳源不足導致總氮去除率低，而額外添加有機碳源則需要較高的成本。近年來，具有導電性和磁性的四氧化三鐵在廢水處理領域被廣泛研究，尤其是其在低 C/N 條件下促進脫氮的作用機制亟待進一步探討。 青島能源所郭榮波研究員帶領的工業(yè)生物燃氣研究中心在四氧化三鐵用于廢水脫氮領域進行了一系列的科學探索。前期，研究團隊制備了一種以四氧化三鐵為核心成分的復合材料，能夠實現(xiàn)硝化細菌的高效富集（Journal of Water Process Engineering，2022，47，102794），并在廢水的氨氮去除方面取得一定的成果（Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, 10, 108164）。基于上述研究，近期科研人員利用厭氧-好氧聯(lián)用工藝將這種新型復合材料應用于低 C/N 廢水處理，并提出了四氧化三鐵在好氧硝化和厭氧反硝化體系中促進廢水脫氮的機制。 四氧化三鐵中含有二價的亞鐵離子和三價的鐵離子，不僅為功能微生物提供生命活動所需的鐵元素，還能通過Fe(II)/Fe(III)循環(huán)轉化促進微生物間的電子傳遞，同時對Dokdonella 和Comamonas等脫氮功能菌、產生胞外聚合物（EPS）的相關功能菌Pseudomonas有良好的富集效果，能夠在好氧和厭氧條件下分別促進硝化和反硝化作用，從而促進了低C/N廢水的生物脫氮過程。硝化作用是產酸過程，而酸性條件對硝化細菌有抑制作用；EPS作為屏障結構可以減少不良環(huán)境因素對細胞抑制作用。該生物載體既能在硝化體系中促進EPS的分泌，還可以緩沖硝化作用的酸化過程，對脫氮功能菌起到保護作用。除此以外，該載體還具備磁性，能夠實現(xiàn)快速泥水分離，在廢水處理領域具有廣闊的應用前景。
相關成果已發(fā)表在期刊Bioresource Technology《生物資源技術》，張烽媛、馮權為共同*作者，郭榮波為通訊作者。研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、山東省自然科學基金的支持。（文/圖 張烽媛 馮權） 原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127914 Fengyuan Zhang, Quan Feng, Ying Chen, Xiaoshuang Shi, Kang Qin, Mingyi Lu, Fan Qin, Shanfei Fu, Rongbo Guo. Enhancement of biological nitrogen removal performance from low C/N municipal wastewater using novel carriers based on the nano-Fe3O4. Bioresource Technology, 2022, 363: 127914. |
