亞鐵離子可以作為電子供體參與反硝化作用,某些微生物可以通過氧化亞鐵離子還原硝酸鹽,從而去除污水中的硝態(tài)氮。本研究通過在潛流人工濕地中添加Fe2+,分析不同初始Fe2+濃度對反硝化過程的強化效果及不同C/N對Fe2+參與反硝化作用的影響。結果表明,F(xiàn)e2+的添加可以顯著提高人工濕地反硝化能力,進水NO3--N為30mg·L-1、C/N為2、水力停留時間為1d,添加45mg·L-1Fe2+的人工濕地中硝氮去除率可以提高24%;硝氮去除率隨初始Fe2+濃度的增加而增加。C/N與初始Fe2+濃度對反硝化作用都具有顯著影響且兩者具有交互作用,碳源的存在可以促進Fe2+參與的反硝化作用。

人工濕地作為一種生態(tài)化、低成本的水處理技術,具有較好的脫氮能力,目前在國內(nèi)外已廣泛用于廢水的脫氮處理(Vymaza,2009;楊敦和周琪,2003)。人工濕地中去除硝態(tài)氮的方式有植物吸收、填料吸附過濾和微生物反硝化(盧少勇等,2006),其中微生物反硝化作用是濕地去除硝態(tài)氮的主要方式(張玲和崔理華,2012)。反硝化過程中,微生物以濕地中的有機物作為電子供體,將NO3-和NO2-還原為N2或N2O從濕地中去除。因此,是否存在足夠的電子供體影響著反硝化過程能否順利完成。

本研究結果表明,添加Fe2+后可以顯著提高人工濕地硝態(tài)氮的去除率(p<0。05)且去除率隨初始Fe2+濃度增加而逐漸增加。表明Fe2+可以促進反硝化過程的進行,F(xiàn)e2+可能參與反硝化作用從而去除硝態(tài)氮。Nielsen研究添加亞鐵對污水處理廠活性污泥硝態(tài)氮去除率的影響,結果發(fā)現(xiàn)很多污水處理廠的活性污泥在添加亞鐵后的硝態(tài)氮去除率都明顯提高(NielsenandNielsen,1998),與本研究結論一致。

然而一般液相條件下,化學反硝化作用不容易發(fā)生或反應很緩慢(BureshandMoraghan,1976;Picardal,2012),在固相界面或者存在某些金屬離子、金屬氧化物等固相物質(zhì)時可以促進化學反硝化的進行(BureshandMoraghan,1976;TaiandDempsey,2009)。另一方面,F(xiàn)e2+與硝酸鹽可以發(fā)生生物反硝化作用。在鐵存在下硝態(tài)氮依賴某些微生物進行還原代謝(Weberetal。,2006),這種微生物可以在氧化Fe2+的同時還原NO3-。人工濕地是一種含有基質(zhì)、微生物豐富的綜合生態(tài)處理系統(tǒng),這為硝態(tài)氮的化學和生物反硝化作用的發(fā)生提供了良好的條件。

人工濕地進水中添加Fe2+可以顯著提高硝態(tài)氮的去除率,NO3--N的去除率隨初始Fe2+濃度增加而增加,F(xiàn)e2+的存在也可以減少NO2--N的生成。表明Fe2+可以參與反硝化作用,其作為人工濕地反硝化的電子供體具有一定的可行性。