零价铁强化生物硝化效能及机理研究

• 作者: 陈红 谢静 成钰莹 于鑫 陈善平 薛罡 王美琳 罗意 贺向宇
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 三氯生 纳米铜 硝化 抗性基因 微生物群落 酶 曝气 污染
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 5372-5383
• 页数: 11页
• 分类号: Q939.99
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210310

摘要

三氯生(TCS)、纳米铜(CuNPs)等新型污染物进入污水处理系统后会抑制生物硝化效果，且对污泥微生物的长期暴露可能引发抗性基因的富集与传播风险，本研究通过添加零价铁改善受污染物抑制的生物硝化作用。在TCS、CuNPs的单独及联合暴露下，通过测定出水氨氮浓度探究零价铁对污泥硝化的强化作用，通过测定污染物浓度、硝化酶活力、硝化功能基因丰度及微生物种群结构探究零价铁强化生物硝化效能的机理；此外，探究了零价铁对TCS抗性基因(mexB)及铜抗性基因(copA)富集规律的影响。在硝化作用受到TCS、CuNPs抑制时，零价铁的引入可一定程度提高(0.5%~6.7%)一个反应周期内氨氮的去除效率，且长期运行中零价铁有利于硝化效率的提高与恢复。机理研究表明零价铁可降低系统中Cu2+和TCS的浓度，从而减轻污染物的毒性，此外，零价铁可提高两种硝化酶——AMO酶和NXR酶的活性，增加amoA酶功能基因的丰度，促进Nitrospira和Lacibacter的增长，因此强化了污泥的硝化性能。值得注意的是，TCS和CuNPs的暴露会引起mexB基因及copA基因的富集，而零价铁亦会增加mexB、copA基因的丰度，提高抗性基因的传播风险。