楊世東，陶文鑫，崔鑫鑫，孔 龍

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海綿鐵緩解污水厭氧氨氧化反應(yīng)器中硝酸鹽積累的效果

楊世東，陶文鑫，崔鑫鑫，孔 龍

（東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院，吉林 132012）

該文旨在通過(guò)向厭氧氨氧化反應(yīng)器中投加海綿鐵來(lái)減輕厭氧SBR（sequencing batch reactor activated sludge process）反應(yīng)器中的硝酸鹽積累，試驗(yàn)研究了海綿鐵與硝酸鹽和亞硝酸鹽在靜態(tài)條件下的反應(yīng)。在靜態(tài)條件下，部分硝酸鹽和亞硝酸鹽被海綿鐵還原成了氨。對(duì)比動(dòng)態(tài)試驗(yàn)表明投加海綿鐵可以將SBR出水硝酸鹽質(zhì)量濃度控制在25～30 mg/L左右。相同條件下不投加海綿鐵出水硝酸鹽質(zhì)量濃度不斷累積，直至超過(guò)55 mg/L。這可能是由于鐵將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽并與厭氧氨氧化進(jìn)行了耦合。采用高通量測(cè)序發(fā)現(xiàn)投加海綿鐵的反應(yīng)器中厭氧氨氧化菌在微生物群落中所占的比例（22.55%）約為不投加反應(yīng)器（8.85%）的3倍，表明投加海綿鐵有利于反應(yīng)器中厭氧氨氧化（ANAMMOX）菌的生長(zhǎng)和厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)。

污水；氨氮；硝酸鹽；海綿鐵；厭氧氨氧化；亞硝酸鹽；ASBR；高通量測(cè)序

0 引 言

氮是生活污水和部分工業(yè)廢水中常見(jiàn)的污染物，其過(guò)量排入天然水體會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[1]。除了傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)外，新型脫氮技術(shù)如厭氧氨氧化引起了研究者越來(lái)越多的關(guān)注[2]。厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，微生物直接以NO2--N為電子受體，NH4+-N為電子供體，將2種氮同時(shí)轉(zhuǎn)化為N2的生物反應(yīng)過(guò)程[3]。厭氧氨氧化不需要完成由氨化硝化反硝化構(gòu)成的全程脫氮過(guò)程，具有無(wú)需投加碳源和曝氣的優(yōu)點(diǎn)，但反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生NO3--N，致使出水中總氮（total nitrogen，TN）由于含有硝酸鹽而維持在比較高的水平，還需后序工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行處理才能達(dá)到脫氮的目的。如何解決厭氧氨氧化過(guò)程中的硝酸鹽積累問(wèn)題成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)[4]，有研究表明零價(jià)鐵在污水處理中可以將NO3--N還原為NO2--N或者氨氮[5]，而厭氧氨氧化過(guò)程中硝酸鹽積累是影響氮去除的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[6]。若考慮將零價(jià)鐵應(yīng)用于厭氧氨氧化過(guò)程中，其還原產(chǎn)物不僅可以作為厭氧氨氧化菌的底物供其生長(zhǎng)，F(xiàn)e還是細(xì)胞組成的重要成分，可能會(huì)促進(jìn)厭氧氨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)。

零價(jià)鐵材料主要包括鐵粉、納米鐵粉和海綿鐵。海綿鐵其內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，比表面積是普通鐵屑的5～10萬(wàn)倍，有較強(qiáng)的還原性[7]。可使水中的氧迅速與鐵發(fā)生反應(yīng)，處理后的水體溶解氧（dissolved oxygen，DO）質(zhì)量濃度在0.3 mg/L以下[8]，因此將海綿鐵作為厭氧氨氧化反應(yīng)的填料不僅可以去除產(chǎn)生的NO3--N，與氧氣反應(yīng)生成的Fe(OH)3有可能促進(jìn)形成顆粒污泥[9]。本研究首先考察了靜態(tài)條件下影響海綿鐵還原硝酸鹽、亞硝酸鹽的因素；然后采用厭氧SBR反應(yīng)器處理含氮廢水，研究了海綿鐵存在時(shí)厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)過(guò)程中3種氮素的去除情況，與不投加海綿鐵條件下的情況進(jìn)行了對(duì)比，并采用分子生物學(xué)方法分析了2種情況下微生物群落的構(gòu)成特征。

1 材料與方法

1.1 海綿鐵

海綿鐵金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥90%，碳及其他雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～7%，密度2.3～2.78 g/cm3，堆積密度1.7～1.8 g/cm3，粒徑1～2、3～5、5～8 mm。

1.2 接種污泥及廢水水質(zhì)

本試驗(yàn)的接種污泥取自長(zhǎng)春南郊污水廠(chǎng)厭氧段，試驗(yàn)所用廢水為人工配水，配水組成為:葡萄糖230～250 mg/L，揮發(fā)酚150～250 mg/L，氨氮100～200 mg/L，硫氰酸鹽20～50 mg/L，硫化物20～50 mg/L，吡啶類(lèi)化合物20～40 mg/L，呋喃類(lèi)化合物20～40 mg/L，吲哚類(lèi)化合物20～30 mg/L，苯類(lèi)化合物100～150 mg/L；KH2PO427 mg/L，CaCl2·2H2O 180 mg/L，MgSO4·7H2O 300 mg/L，NaHCO30.5 g/L，微量元素濃縮液Ⅰ和微量元素濃縮液Ⅱ各1 mL/L[10]。

1.3 分析方法

pH值測(cè)定采用上海雷磁pH計(jì)，DO測(cè)定采用便攜式溶解氧測(cè)定儀，NH4+-N采用納氏試劑法，NO2--N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，NO3--N采用紫外分光光度法，總鐵測(cè)定采用鄰菲羅啉分光光度法[11]。

1.4 靜態(tài)試驗(yàn)方法

取200 mL模擬廢水于燒杯中，加入適量的海綿鐵。溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為60 r/min條件下多聯(lián)攪拌器密封攪拌48 h，靜置30 min取上清液用濾紙過(guò)濾后測(cè)定水樣指標(biāo)。靜態(tài)試驗(yàn)主要研究海綿鐵的粒徑（1～2、3～5、5～8 mm）、投加量（10、15、20、25、30 g）、pH值（6.0～8.0）和DO（<1、1～2、3～4、5～6、7～8、9～10 mg/L）對(duì)NH4+-N、NO2--N和NO3--N的影響。試驗(yàn)設(shè)置平行試驗(yàn)3組。

1.5 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法

選取2個(gè)相同的有效容積為2 L的反應(yīng)器，分別加入等量接種污泥穩(wěn)定20 d后，取300 g粒徑為5~8 mm的海綿鐵投加到反應(yīng)器B中，未投加海綿鐵的反應(yīng)器為A。進(jìn)水pH值為6.0，DO<1 mg/L，間歇式每12 h鼓入CO215 min作為無(wú)機(jī)碳源，反應(yīng)器溫度采用水浴層控制為30 ℃，攪拌器轉(zhuǎn)速為60 r/min，水力停留時(shí)間為48 h，反應(yīng)時(shí)間為45 h，沉淀時(shí)間為3 h。

1.6 宏基因組微生物分類(lèi)測(cè)序方法

本試驗(yàn)選取培養(yǎng)了140 d后的污泥冷凍保存后送至上海生工生物工程股份有限公司進(jìn)行宏基因組微生物分類(lèi)測(cè)序分析，將基因信息進(jìn)行歸類(lèi)操作，即根據(jù)序列之間的相似度97%作為閾值劃分為操作分類(lèi)單元（operation taxonomy units，OUT），按照序列的相似度進(jìn)行分類(lèi)，分析出微生物種群的豐度，即可以得到各種條件下的微生物組成。

將樣品基因DNA片段PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行DNA純化、定量混合后進(jìn)行上機(jī)測(cè)序，將原始序列數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控過(guò)濾并去除嵌合體及非特異性擴(kuò)增序列后得到優(yōu)質(zhì)的序列數(shù)目。

反應(yīng)器A、B中污泥樣品擴(kuò)增區(qū)域均為16S V3-V4，反應(yīng)器A中微生物引物序列為341F（序列F：CCTACGGGNGGCWGCAG），反應(yīng)器B中引物序列為805R（序列R：GACTACHVGGGTATCTAATCC）。

2 結(jié)果與分析

2.1 靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 海綿鐵投加量對(duì)氮去除的影響

海綿鐵投加量對(duì)氮去除的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1中可以看出，海綿鐵的粒徑越小，投加量越多時(shí)，NO2--N與NO3--N的去除效果越好，這是由于海綿鐵的粒徑越小，其比表面積越大，提供的活性點(diǎn)位多，發(fā)生還原反應(yīng)能力越強(qiáng)，更有利于發(fā)生電極反應(yīng)與絮凝過(guò)程[12]。但海綿鐵的粒徑越小，其磨損越快，反應(yīng)生成的Fe(OH)3越多。這有可能造成反應(yīng)器堵塞，因此后續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)擬采用稍大粒徑的海綿鐵（5～8 mm）作為填料。

注：進(jìn)水pH值為7.0，DO為7～8 mg·L-1。

2.1.2 pH值對(duì)海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽的影響

不同pH值對(duì)海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽效果見(jiàn)圖2。從圖2可知，隨著pH值的逐漸升高，NH4+-N的生成率逐漸降低，NO2--N與NO3--N的去除率也逐漸降低。

注：投加30 g粒徑5~8 mm 海綿鐵。

2.1.3 DO對(duì)海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽的影響

不同DO濃度對(duì)海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

注：投加30 g粒徑5~8 mm 海綿鐵。pH值 7.0.

從圖3可知，DO越高，海綿鐵對(duì)3種氮素的轉(zhuǎn)化效果越明顯，但DO質(zhì)量濃度大于7～8 mg/L后，NH4+-N的生成率、NO2--N與NO3--N去除率幾乎不會(huì)改變。

2.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果分析

在反應(yīng)器A、B中加入接種污泥穩(wěn)定20 d后，取300 g粒徑為5～8 mm的海綿鐵投加到反應(yīng)器B中。試驗(yàn)每12 h間歇式鼓入CO215 min作為無(wú)機(jī)碳源供微生物生長(zhǎng)及代謝。2個(gè)反應(yīng)器運(yùn)行140 d的結(jié)果如圖4所示。

注：進(jìn)水pH值 6.0，DO<1.0 mg·L-1。

反應(yīng)大致分為3個(gè)階段[13-14]：第1～30、31～70和71～140 天。在第1階段，反應(yīng)器A中NH4+-N、NO2--N去除效果并不明顯，而反應(yīng)器B中的NH4+-N的去除效果與反應(yīng)器A相比略高，NO2--N的去除效果比反應(yīng)器A的低；在第2階段，反應(yīng)器A和反應(yīng)器B的氮元素指標(biāo)去除率都得到了提高，但A中明顯出現(xiàn)硝酸鹽積累；在第3階段，2個(gè)反應(yīng)器中氮元素去除進(jìn)一步提高，A中硝酸鹽積累趨勢(shì)繼續(xù)增加，直至超過(guò)55 mg/L，B反應(yīng)器硝酸鹽維持在25～30 mg/L。

2.3 加與未加海綿鐵反應(yīng)器中微生物多樣性分析

將處理后的優(yōu)質(zhì)序列進(jìn)行OTU分類(lèi)并進(jìn)行多樣性指數(shù)分析，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，添加海綿鐵后的反應(yīng)器B中，生物多樣性指數(shù)明顯高于未添加海綿鐵的反應(yīng)器A，其待分析的微生物種類(lèi)系統(tǒng)發(fā)育類(lèi)別較反應(yīng)器A多達(dá)27個(gè)。同時(shí)，反應(yīng)器B中的ACE基因多態(tài)性也明顯高于反應(yīng)器A，這可能是因?yàn)橛捎诤＞d鐵的加入使得ANAMMOX細(xì)菌中不能編碼蛋白的區(qū)域或某些堿基發(fā)生了缺失、重復(fù)等變化，促進(jìn)了某些ANAMMOX細(xì)菌的生成。

表1 樣品DNA的OTU分類(lèi)及多樣性指數(shù)分析結(jié)果

基于16S rDNA對(duì)微生物種群進(jìn)行多樣性分析，結(jié)果如表2所示。已報(bào)道的研究表明，[15]與[16]為ANAMMOX菌的2個(gè)重要科屬。反應(yīng)器A中ANAMMOX菌比例為8.85%左右，而反應(yīng)器B中這2類(lèi)細(xì)菌比例高達(dá)22.55%，其數(shù)量是反應(yīng)器A中數(shù)量的3倍。由此可見(jiàn)，海綿鐵的加入促進(jìn)了ANAMMOX菌的生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)140 d的培養(yǎng)馴化，試驗(yàn)成功從厭氧污泥中培育出了ANAMMOX菌。

%

表2 加與不加海綿鐵反應(yīng)器生物構(gòu)成群落分析

3 討 論

3.1 靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果的討論

Ruangchainikom等[17]認(rèn)為零價(jià)鐵在去除硝酸鹽時(shí)，其在還原硝酸鹽過(guò)程中會(huì)消耗氫離子，因此pH值越小，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NO2--N并不是按傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)去除的，海綿鐵會(huì)對(duì)NO2--N有降解作用。這與李鐵龍等[18]的研究結(jié)果一致，他們認(rèn)為氨氮是亞硝酸鹽的最終產(chǎn)物。

根據(jù)圖2，當(dāng)pH值>8時(shí)，NH4+-N的生成率會(huì)下降，幾乎不會(huì)生成NH4+-N，而NO2--N、NO3--N的去除率降低至9.64%和16.94%，這是因?yàn)楫?dāng)溶液中的OH-濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)與NO2-爭(zhēng)奪海綿鐵表面的活性點(diǎn)位，從而限制了亞硝酸鹽的還原[19]。在該過(guò)程中氮元素轉(zhuǎn)化比較復(fù)雜。氨氮的生成來(lái)自于亞硝酸鹽與硝酸鹽的還原，硝酸鹽和亞硝酸鹽的降解去向包括硝酸鹽在Fe作用下還原成N2與氨氮，亞硝酸鹽在Fe的作用下還原成氨氮和在氧的作用下氧化成硝酸鹽。其中硝酸鹽、亞硝酸鹽和氨氮的差值可推測(cè)為生成N2。圖5給出了硝酸鹽去除量與亞硝酸鹽去除量之和與氨氮生成量之間的關(guān)系。

圖5 pH值對(duì)硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮平衡的影響

當(dāng)pH值為6.0時(shí)，不符和上述反應(yīng)式其化學(xué)計(jì)量比，這可能是因?yàn)樵隗w系中一部分NO2--N發(fā)生了氧化反應(yīng)變成了NO3--N，一部分NO2--N在Fe作用下還原成NH4+-N，在Fe的作用下，NO3--N還原成少量的NH4+-N，大部分都還原成N2。可以推測(cè)，海綿鐵在還原NO3--N的過(guò)程中生成N2是氮元素轉(zhuǎn)化的主要途徑。

反應(yīng)后測(cè)得pH值在8.0~9.0左右，這與零價(jià)鐵與水在不同條件下的反應(yīng)有關(guān)[20]：

有氧條件：2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4OH-

無(wú)氧條件：Fe+2H2O→Fe2++H2+2OH-

隨著零價(jià)鐵水反應(yīng)的進(jìn)行，2種條件下pH值都會(huì)上升，但是在水體溶解氧含量較低時(shí)，反應(yīng)會(huì)生成H2，其脫附時(shí)間長(zhǎng)，并且占據(jù)了部分鐵的表面活性點(diǎn)位，阻礙了硝酸鹽與零價(jià)鐵活性點(diǎn)位接觸，從而降低硝酸鹽還原去除率[21]。另一方面，在無(wú)氧狀態(tài)下，溶液pH值更高。根據(jù)pH值對(duì)3種氮素轉(zhuǎn)換的影響，在無(wú)氧狀態(tài)下NO2--N與NO3--N去除率較低。同時(shí)試驗(yàn)中可以觀(guān)察到DO越高，生成的Fe(OH)3絮狀沉淀越多。

3.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果討論

由于接種污泥主要是硝化和反硝化細(xì)菌，因此在初始馴化第0～20天期間，NH4+-N、NO2--N與NO3--N的去除率降低主要由硝化和反硝化起主導(dǎo)作用。在第21～40 天期間內(nèi)，反應(yīng)器A中NH4+-N的去除效果變差，這是由于體系的厭氧環(huán)境和缺乏有機(jī)碳源的補(bǔ)充導(dǎo)致了硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)受到抑制，而NO2--N與NO3--N去除率的降低則是因?yàn)闆](méi)有有機(jī)碳源而引起了反硝化細(xì)菌的抑制。反應(yīng)器B中NH4+-N的出水濃度高于進(jìn)水濃度，這是由于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)受到抑制和海綿鐵還原NO3--N生成NH4+-N的共同作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象。從50 d后反應(yīng)器A、B中NH4+-N、NO2--N的出水濃度逐漸下降，NO3--N的濃度逐漸提高，反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行。從圖4中可明顯看出，反應(yīng)器A中硝酸鹽累積現(xiàn)象明顯，至140 d，硝酸鹽出水質(zhì)量濃度達(dá)到55 mg/L以上；而在投加海綿鐵的反應(yīng)器B中，60 d以后其出水硝酸鹽質(zhì)量濃度一直穩(wěn)定在25～30 mg/L之間，這表明海綿鐵對(duì)于緩解硝酸鹽積累具有良好效果。在反應(yīng)器B中雖然出水的NH4+-N濃度比反應(yīng)器A中的出水濃度高，但是NO2--N與NO3--N的出水濃度都比反應(yīng)器A低，這說(shuō)明海綿鐵的添加對(duì)于厭氧氨氧化的啟動(dòng)及出水NO3--N的去除都有較好的效果。試驗(yàn)測(cè)得溶液中的總Fe質(zhì)量濃度<0.4 mg/L，而研究發(fā)現(xiàn)低濃度的Fe2+、Fe3+對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，這是因?yàn)锳NAMMOX菌內(nèi)含有大量血紅素，F(xiàn)e正是血紅素的重要組成物質(zhì)[22]，因此投加海綿鐵會(huì)促進(jìn)ANAMMOX的生長(zhǎng)。進(jìn)水的DO在1 mg/L左右，出水的DO<0.3 mg/L，為細(xì)菌提供了必要的厭氧生長(zhǎng)環(huán)境。海綿鐵可使水中的氧迅速與鐵發(fā)生反應(yīng)，降低水中的DO濃度，同時(shí)海綿鐵析出的Fe2+、Fe3+是ANAMMOX菌的必備生長(zhǎng)元素，促進(jìn)了細(xì)菌的快速生長(zhǎng)；生成的Fe(OH)3能夠作為絮核促進(jìn)形成厭氧顆粒污泥，加快系統(tǒng)的成熟馴化。由于海綿鐵的加入，改變了氮素之間的轉(zhuǎn)化，使厭氧氨氧化反應(yīng)生成的NO3--N在Fe的作用下一部分轉(zhuǎn)化為NH4+-N，繼續(xù)作為ANAMMOX的底物，而另一部分轉(zhuǎn)化為N2，防止NO3--N的積累而抑制ANAMMOX菌的生長(zhǎng)。

4 結(jié) 論

在靜態(tài)條件下，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)海綿鐵可以將部分硝酸鹽亞硝酸鹽還原為氨氮，其粒徑直接影響3種氮素之間的轉(zhuǎn)化效率。海綿鐵的粒徑越小，對(duì)NO3--N、NO2--N的去除率越高，生成的NH4+-N也越多；低pH值有利于硝酸鹽的轉(zhuǎn)化，當(dāng)pH值大于7.5時(shí)，pH值對(duì)海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽幾乎不產(chǎn)生影響；高溶解氧濃度有利于海綿鐵還原硝酸鹽和亞硝酸鹽。

本文對(duì)比研究了140 d內(nèi)反應(yīng)器A（未加海綿鐵）與反應(yīng)器B（添加海綿鐵）中的氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的變化趨勢(shì)，明確了厭氧氨氧化反應(yīng)器中添加海綿鐵有利于緩解硝酸鹽的積累，降低了出水中的NO3--N、NO2--N的濃度。

同時(shí)，海綿鐵的添加有利于A(yíng)NAMMOX菌的生長(zhǎng)，對(duì)于從厭氧污泥中馴化ANAMMOX菌起到促進(jìn)作用。經(jīng)高通量測(cè)序后可知，添加海綿鐵后的反應(yīng)器B中的生物多樣性明顯高于未添加海綿鐵的反應(yīng)器A，其典型的厭氧氨氧化菌屬占比是反應(yīng)器A中的3倍。分子生物學(xué)檢測(cè)結(jié)果表明投加了海綿鐵后，厭氧氨氧化菌在生物群落中所占的比例提高到22.55%。

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Sponge iron reliefing nitrate accumulation in wastewater anaerobic ammonium oxide reactor

Yang Shidong, Tao Wenxin, Cui Xinxin, Kong Long

(132012,)

Anaerobic ammonia oxidation (ANAMMOX) is a process in which ammonia, as the electron donor, is oxidized by nitrite. Nitrate is accumulated as the main production in addition to N2in the solution, causing incomplete removal of total nitrogen in water. Some processes, such as oxic denitrification, anaerobic denitrification or dozing of chemicals, can be used to achieve partial denitrification (reduction of nitrate to nitrite). The reduction of nitrate to nitrite can couple with ANAMMOX process, achieving complete removal of nitrogen. In this paper, sponge iron was added into an ANAMMOX sequencing batch reactor (SBR) to decrease nitrate accumulation. Sponge iron is a kind of special zero-valence iron (ZVI) which has a larger specific surface than that of the normal scrap iron, and is cheaper than nano-ZVI. The sponge iron can react with oxidants, such as oxygen and nitrate, immediately in solution and produce Fe2+or Fe3+. The reactions between sponge iron with nitrite and nitrate were studied in a static state, in which the nitrite and nitrate were reduced into ammonia by sponge iron in solutions. Several factors affecting the reactions between sponge iron with nitrite and nitrate were investigated, such as the dose and particle size of sponge iron, solution pH value and dissolved oxygen (DO). The results showed that small sponge iron particle size and high DO concentration were favorable for nitrite and nitrate removal. Low solution pH value had slight enhancement in nitrate and nitrite removal. In the dynamic experiments, two ANAMMOX SBRs (marked as A and B, both with an effective volume of 2 L) acclimatized with the municipal wastewater plant anaerobic sludge were operated about 20 days, then the reactor B was added with 300 g sponge iron with diameter of 5-8 mm, and the reactor A was used as control. The nitrate concentration in the outlet of reactor B dosed with sponge iron could be kept around 25-30 mg/L, while in reactor A without sponge iron, it could reach 55 mg/L, solving the problem of large quantity of nitrate accumulation. In the reactor A without sponge iron, the nitrate concentration was increasing, showing obvious nitrate accumulation. The mitigation of nitrate may come from the reaction of iron with nitrate, providing the reducing product nitrite to couple with ANAMMOX. Obvious red granule sludge could be seen in the reactor with sponge iron, which suggested that the ferric and ferrous ions may be beneficial for the production of granule sludge. High-throughput sequencing showed that the proportion of ANAMMOX bacteria in the SBR with sponge iron (22.55%) was three times of that (8.85%) in the SBR without sponge iron, proving that the sponge iron was favorable for the start-up of the ANAMMOX SBR. Also the ferric and ferrous ions produced from oxidation of sponge iron by nitrate may also provide necessary element demand of the microorganisms, for example, the ANAMMOX bacteria.

wastewater; ammonia; nitrate; sponge iron; ANAMMOX; nitrite; ASBR; high-throughput sequencing

楊世東，陶文鑫，崔鑫鑫，孔 龍. 海綿鐵緩解污水厭氧氨氧化反應(yīng)器中硝酸鹽積累的效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(22)：185－190. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.22.023 http://www.tcsae.org

Yang Shidong, Tao Wenxin, Cui Xinxin, Kong Long. Sponge iron reliefing nitrate accumulation in wastewater anaerobic ammonium oxide reactor[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(22): 185－190. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.22.023 http://www.tcsae.org

2018-01-19

2018-09-28

吉林省科技廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20150101090JC）

楊世東，博士，主要從事污水處理。Email：15981105115@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.22.023

X703

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1002-6819(2018)-22-0185-06