宋 歌,張文靜,2,3,畢 貞,2,3*,黃 勇,2,3,董石語,3

多因素對ANAMMOX菌利用零價鐵還原硝酸鹽過程影響

宋 歌1,張文靜1,2,3,畢 貞1,2,3*,黃 勇1,2,3,董石語1,3

(1.蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215009；2.城市生活污水資源化利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室,江蘇 蘇州 215009；3.蘇州科技大學(xué)環(huán)境生物技術(shù)研究所,江蘇 蘇州 215009)

以厭氧氨氧化(ANAMMOX)菌利用零價鐵還原硝酸鹽體系為研究對象,采用單因素調(diào)控法結(jié)合中心復(fù)合法(CCD)系統(tǒng)研究鐵形態(tài)、進水pH值、溫度、Fe/N等對該體系中硝酸鹽去除率的影響.結(jié)果表明,在相同的反應(yīng)條件下,投加納米鐵時ANAMMOX體系中硝酸鹽的去除效果最優(yōu);反應(yīng)溫度和Fe/N對體系中硝酸鹽去除率影響十分顯著,而進水pH值影響較弱.利用CCD法得出模型預(yù)測的最佳反應(yīng)條件為:進水pH值為4.00,反應(yīng)溫度為35.00℃,Fe/N為38.23,預(yù)測的硝酸鹽去除率為94.70%,實際實驗得出的硝酸鹽去除率為88.99%.

厭氧氨氧化(ANAMMOX)；硝酸鹽；零價鐵；中心復(fù)合(CCD)法

厭氧氨氧化(ANAMMOX)作為一種污水處理領(lǐng)域新興起的脫氮工藝,因其低耗高效的脫氮方式成為人們研究的熱點[1],該過程由厭氧氨氧化細菌 (AnAOB)以NO2-為電子受體將NH4+氧化為氮氣[2].從污水處理角度來看,ANAMMOX技術(shù)是已知最經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保、高效的生物脫氮技術(shù)[3].目前以ANAMMOX技術(shù)為核心的新型脫氮工藝,如全程自養(yǎng)脫氮、部分亞硝酸化-厭氧氨氧化等主要是用來處理高氨氮廢水[4-5].但是,該工藝會產(chǎn)生10.00%左右的硝酸鹽副產(chǎn)物,因此無法達到總氮的完全去除,導(dǎo)致出水水質(zhì)難以達標(biāo)該過程[6].為了解決這個問題,ANAMMOX工藝通常會與異養(yǎng)反硝化工藝聯(lián)合以去除ANAMMOX過程產(chǎn)生的硝酸鹽.然而,在ANAMMOX聯(lián)合異養(yǎng)反硝化工藝中,外源性有機物的投加會導(dǎo)致反硝化細菌的大量滋生,增加污泥產(chǎn)量,提高運行成本[7-8].因此若要解決聯(lián)合異養(yǎng)反硝化帶來的一系列問題,就必須找到一種有效的方法利用ANAMMOX菌自身解決其殘留的硝酸鹽問題.

零價鐵化學(xué)性質(zhì)活潑、來源豐富、價格低廉;具有強還原能力,已被應(yīng)用于地下水中硝酸鹽原位與異位修復(fù).2013年,Oshiki等[9]發(fā)現(xiàn)ANAMMOX菌可以利用Fe2+為電子供體,將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽和氨,再由ANAMMOX反應(yīng)生成氮氣.周健等[10]報道投加ANAMMOX污泥可以強化Fe0還原硝酸鹽.上述理論研究成果為解決ANAMMOX工藝硝酸鹽殘留問題提供了一種新思路.然而,在Fe0化學(xué)還原硝酸鹽體系中,硝酸鹽還原速率受Fe0形態(tài)、pH值、溫度、Fe/N等影響.因此若要將此機理應(yīng)用于實際工藝中,就必須找到合適的反應(yīng)條件優(yōu)化硝酸鹽去除效果.基于此本實驗采用單因素調(diào)控結(jié)合CCD法探究Fe0形態(tài)、進水pH值、溫度和Fe/N對ANAMMOX菌利用Fe0去除硝酸鹽體系的影響,旨在優(yōu)化ANAMMOX菌利用Fe0去除硝酸鹽工藝條件,對ANAMMOX工藝自身產(chǎn)生的硝酸鹽進行原位處理提供一種新的思路.

1 材料與方法

1.1 實驗材料與水質(zhì)

實驗污泥來自于實驗室長期運行的有效體積為60.00L的ANAMMOX反應(yīng)器,污泥顆粒平均粒徑1.60mm、呈磚紅色,污泥性狀較好,總氮去除速率在9.00kg/(m3·d)左右.實驗選用不同形態(tài)和粒徑的Fe0,包括:鐵粉(粒徑150.00μm)、鐵屑(粒徑5.00mm)和納米鐵(粒徑50.00nm),鐵含量398.00%.為去除Fe0表面覆蓋的氧化物,使用前需活化,即先用0.50mol/L HCl淘洗,再用脫氧一級水反復(fù)沖洗數(shù)次、直至浸出液的 pH值為中性.為避免被空氣氧化,活化后的Fe0須立即使用.反應(yīng)條件(pH值、溫度、Fe/N)根據(jù)各批式實驗需要調(diào)節(jié).

實驗采用人工配制的含硝酸鹽廢水,主要成分包括硝酸鈉和ANAMMOX菌生長所必須的營養(yǎng)鹽,如表1組成.

表1 廢水組成

1.2 實驗裝置和操作過程

實驗所使用的裝置均為容量120.00mL的厭氧血清瓶,依據(jù)實驗設(shè)計(詳見1.4),向每個瓶中加入一定量的ANAMMOX微生物(MLVSS為150.00mg/L)、Fe0和配制的硝酸鹽廢水定容至100.00mL,并分別調(diào)節(jié)pH值.為了保持厭氧條件,每個血清瓶使用 99.50%的氮氣曝氣10.00min以排除溶解氧,并立刻用橡膠塞加鋁蓋密封.將血清瓶固定于恒溫水浴振蕩器內(nèi)、遮光處理,保持轉(zhuǎn)速為150.00r/min.在反應(yīng)過程中用注射器連續(xù)取樣2.00mL(0,12,24,36h)測定以下指標(biāo).

1.3 測定指標(biāo)和方法

運行過程中反應(yīng)器進出水pH值、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、Fe2+、總Fe按照文獻[11]進行測定,如表2所示.

表2 測定項目與方法

1.4 中心復(fù)合法(CCD)分析方法

采用CCD法對硝酸鹽去除率受進水pH值、溫度、Fe/N多個變量影響的問題進行建模分析.每個影響因素取3個水平,以-1、0、1編碼.應(yīng)用Design- Expert 8.0.6中CCD法設(shè)計實驗表,其中分別設(shè)定進水pH值為4.00, 6.00, 8.00,溫度為15.00,35.00, 55.00 ℃, Fe/N為2.00, 26.00, 50.00.根據(jù)Design- Expert 8.0.6中CCD法設(shè)計實驗生成的實驗組共有17個,其中前12組是3個因子的交叉影響實驗,后5組是3個因子在0自由度的重復(fù)實驗.對實驗結(jié)果進行二次回歸擬合,生成含有變量因子交互項和平方項的二次方程:

Y=0+∑bXi+∑bXij+∑bX2(1)

式中:Y是預(yù)測的目標(biāo)值(即硝酸鹽去除率);X和X是變量;0是常數(shù)項;b是線性系數(shù);b是交互作用系數(shù);b是二次項系數(shù).通過對模型的方差、值、值以及回歸系數(shù)分析,判斷該模型的擬合程度以及對目標(biāo)值的響應(yīng)程度.各項系數(shù)值反映出對應(yīng)的變量因子及其交互作用對目標(biāo)值的影響程度,由此可以探討進水pH值、溫度、Fe/N對硝酸鹽去除率影響的顯著程度,以及三因素交互作用對硝酸鹽去除率的影響[12-14].

2 結(jié)果與分析

2.1 不同形態(tài)的零價鐵對體系內(nèi)硝酸鹽去除效果影響

本實驗采用單因素調(diào)控法研究在進水pH值為6.00,溫度為35.00℃,Fe/N為50.00的情況下不同形態(tài)的Fe0(鐵粉、鐵屑、納米鐵)對ANAMMOX菌還原硝酸鹽體系的影響.反應(yīng)過程中液相硝酸鹽濃度變化如圖1(a)所示.在相同的反應(yīng)條件下,不同形態(tài)的Fe0對硝酸鹽的去除速率和效果有很大差異.反應(yīng)12h后,各組內(nèi)硝酸鹽濃度都呈現(xiàn)下降趨勢,納米鐵組、鐵粉組和鐵屑組剩余硝酸鹽濃度分別為(25.29 ± 3.08)mg/L、(35.66 ± 1.26)mg/L、(39.89 ± 2.14)mg/L.此后各組液相硝酸鹽濃度隨反應(yīng)時間延長不斷下降,第36h,納米鐵組剩余的硝酸鹽濃度僅為(7.09± 0.38)mg/L,而其余兩組剩余的硝酸鹽濃度明顯高于納米組,其中鐵屑組硝酸鹽濃度最高(31.58± 2.96)mg/L.同時,根據(jù)液相中氨氮、亞硝酸鹽氮濃度變化可知,反應(yīng)36h后,3組實驗液相中都出現(xiàn)了明顯的氮損失(圖1(b)),計算可得3組硝酸鹽去除率分別是84.97%、65.58%、33.38%,相應(yīng)的總氮去除率分別為81.48%、61.36%、32.99%.顯然,納米鐵組硝酸鹽去除率和總氮去除率均明顯優(yōu)于其他兩組.基于此結(jié)果,后續(xù)應(yīng)用CCD法研究均使用納米鐵作為電子供體.

2.2 溫度、pH值和Fe/N對體系內(nèi)硝酸鹽去除效果影響與最優(yōu)解

應(yīng)用CCD法探究進水pH值、溫度、Fe/N對ANAMMOX菌還原硝酸鹽體系的影響以及各因子交互作用對硝酸鹽還原的影響.由軟件生成的實驗設(shè)計表以及實驗結(jié)果見表3.根據(jù)實驗結(jié)果,對硝酸鹽去除率與各變量因子進行二次擬合,得到下列方程:

=83.20-6.251+19.502+26.003+1.5012+

3.0013+7.0023-0.6012-17.1022-22.6032(2)

式中:表示硝酸鹽去除率%,1、2、3分別代表進水pH值、反應(yīng)溫度()以及Fe/N.由表3可以看出,在設(shè)定實驗范圍內(nèi),反應(yīng)條件的變化對硝酸鹽去除率有顯著影響.不同實驗條件組合下,模擬得到的硝酸鹽去除率最高可達93.75%,最低僅為7.59%.表4是方差分析表,詳細提供了值、值以及回歸系數(shù).模型的值是回歸均方和與殘差均方和的比值,模型的越大表明該模型越接近實際,模型越顯著;擬合模型的值￡0.0500,說明回歸方程的關(guān)系是顯著的;若￡0.0100,說明回歸方程的關(guān)系是極顯著的.本實驗?zāi)Ｐ偷闹禐?0.69,值<0.0001,表明該模型對實驗值能高度擬合,且出現(xiàn)誤差的幾率僅有0.01%.

另外,該模型的相關(guān)系數(shù)2為0.98,也表明該模型的擬合程度很好,實驗誤差小;模型的校正系數(shù)Adj2為0.94,說明該模型能解釋94.35%的響應(yīng)值變化.由表4可知,由于反應(yīng)溫度與投加Fe/N的值均小于0.0001,所以這2個因素是影響硝酸鹽去除率最關(guān)鍵的因素.相比之下,進水pH值這一因素的值為0.0345,說明在實際過程中,反應(yīng)進水pH值在4.00~8.00范圍對體系內(nèi)的硝酸鹽去除效果影響較弱,這一結(jié)果與模擬出的二次方程的各因素前的系數(shù)相吻合.二次項中,12的回歸系數(shù)不顯著(>0.0500),而22和32的回歸系數(shù)達到極其顯著水平(<0.0100),說明進水pH值的二次效應(yīng)對體系內(nèi)的硝酸鹽去除率無顯著影響,溫度和Fe/N的二次效應(yīng)對體系內(nèi)的硝酸鹽去除率有極其顯著影響.模型方程的信噪比“Adeq.precision”值為17.57,大于4.00,表明該模型可以很好的模擬硝酸鹽去除率.

利用CCD法可以進一步分析進水pH值、溫度、Fe/N 3個因素交互作用下對硝酸鹽去除率的影響.如圖2所示,每個等高線圖代表2個獨立影響因素之間的相互作用,此時第3個影響因素保持在最佳水平.圖2(a)是當(dāng)Fe/N為26.00、受進水pH值與溫度交互影響下的硝酸鹽去除率等高線圖.當(dāng)溫度由15.00℃升高到55.00℃時,硝酸鹽去除率明顯提高,且pH值越低時硝酸鹽去除率的增幅越明顯;同時,當(dāng)進水pH值由4.00~8.00之間變化時,硝酸鹽去除率隨pH值的升高會略有下降.與進水pH值相比,溫度對硝酸鹽去除率的影響更為顯著.當(dāng)溫度大于35.00℃,進水pH值在4.00~8.00范圍內(nèi),硝酸鹽去除率均能達到80.00%以上.

表3 實驗設(shè)計矩陣和結(jié)果

圖2(b)是當(dāng)反應(yīng)溫度為35.00℃、受進水pH值與Fe/N交互影響下的硝酸鹽去除率等高線圖.當(dāng)Fe/N由2.00逐漸提高至26.00時,硝酸鹽去除率相應(yīng)由40.00%提高至89.00%,繼續(xù)增大Fe/N至50.00,硝酸鹽去除率并未明顯提高,這表明當(dāng)投加的Fe0已足量時,繼續(xù)增大Fe/N反而會造成鐵的過剩.相比之下,進水pH值對硝酸鹽去除率的影響十分有限,隨著pH值的升高,硝酸鹽去除率只是略有下降.模擬結(jié)果顯示,只要Fe/N大于26.00,進水pH值在4.00~7.00范圍內(nèi),硝酸鹽去除率均能達到88.00%以上.

表4 方差分析表

注:相關(guān)系數(shù)(2)=0.98;校正系數(shù)(Adj2)=0.94;信噪比(Adeq precision) = 17.57.

圖2(c)是當(dāng)反應(yīng)進水pH值為6、受溫度與Fe/N交互影響下的硝酸鹽去除率等高線圖.與圖2(a)和(b)不同的是,圖中各條等高線的曲度明顯增大,且溫度和Fe/N同時對硝酸鹽去除率產(chǎn)生了顯著的影響.當(dāng)溫度由15.00℃升高至55.00℃時,硝酸鹽去除率隨Fe/N的增大而明顯提高,且溫度越高,這種趨勢越明顯.同時,Fe/N在2.00~50.00之間變化時,硝酸鹽去除率隨溫度上升而提高,且Fe/N越高,這種趨勢越明顯.由此可見,當(dāng)溫度大于35.00℃、Fe/N大于26.00,硝酸鹽去除率均能達到90.00%以上;在此基礎(chǔ)上提高溫度或Fe/N,對于進一步提高硝酸鹽去除率并無明顯作用.

根據(jù)軟件模擬出的模型方程,自動生成各因素對硝酸鹽去除率的最優(yōu)解以及預(yù)測的響應(yīng)值.模型生成的最優(yōu)反應(yīng)條件為:進水pH值為4.74、溫度為45.27℃、Fe/N為38.72,此時模擬出的硝酸鹽去除率能夠達到100.00%.然而,實際實驗中當(dāng)反應(yīng)溫度為45.00℃時,ANAMMOX菌活性大大降低,體系內(nèi)硝酸鹽與Fe0之間的化學(xué)反應(yīng)占主導(dǎo),還原產(chǎn)物主要為氨氮和少量亞硝酸鹽氮,此時體系的總氮去除率僅為14.49%.因此,綜合考慮硝酸鹽去除率與總氮去除率,將溫度設(shè)定為35℃,在此條件下模型預(yù)測的最優(yōu)反應(yīng)條件應(yīng)為:進水pH值=4.00、溫度=35.00℃、Fe/N=38.23,此時硝酸鹽去除率達到最優(yōu)值94.70%.通過實驗驗證,在此條件下實際測得的硝酸鹽去除率為88.99%,略低于模型預(yù)測值.

3 討論

在本實驗中,通過單因素實驗考察了不同形態(tài)Fe0作用下ANAMMOX菌還原硝酸鹽的速率,再通過CCD法探討進水pH值、溫度、Fe/N及其交互作用對這一過程的影響. ANAMMOX 菌可以有效利用不同形態(tài)的Fe0還原硝酸鹽,其還原速率和效率與Fe0的形態(tài)有關(guān);同時,溫度、進水pH值和Fe/N 3個因素在不同程度上影響硝酸鹽的去除率.

3.1 Fe0形態(tài)對硝酸鹽去除率的影響

納米鐵對體系內(nèi)硝酸鹽的去除效果明顯優(yōu)于鐵粉組和鐵屑組.首先,Fe0的粒徑越小,其比表面積越大,因此納米鐵可以很容易地通過孔隙擴散到細胞的各個區(qū)域;其次,由于比表面積大,納米鐵表面與液相接觸的活性質(zhì)點多,相較于鐵粉和鐵屑具有更高的反應(yīng)活性,越有利于反應(yīng)的進行[15];此外,納米鐵具有較高的表面位點內(nèi)在活性和較高的活性表面位點密度[16].因此,納米鐵可獲得更優(yōu)的硝酸鹽去除效果.在本實驗中,經(jīng)過36h反應(yīng),加入納米鐵的實驗組硝酸鹽去除效果最佳.但是延長反應(yīng)時間,鐵粉組可以獲得與納米鐵組幾乎相等的硝酸鹽去除率.因此,在實際應(yīng)用過程中,考慮到成本問題,選擇鐵粉是更經(jīng)濟的方案.

3.2 進水pH值、溫度、Fe/N對硝酸鹽去除率的影響

進水pH值、溫度、Fe/N是影響硝酸鹽還原效果的重要因素.本實驗中,在初始硝酸鹽濃度相同的情況下,當(dāng)溫度和進水pH值皆在最優(yōu)的條件下, Fe/N成為影響硝酸鹽去除率的重要因素之一.隨著納米鐵投加量的增加,即Fe/N增大,硝酸鹽的去除率明顯提高.當(dāng)Fe/N大于34.00,體系內(nèi)的硝酸鹽去除率均能達到90.00%以上,總氮去除率達到84.00%.在此基礎(chǔ)上再增加Fe/N,對硝酸鹽的去除效率并沒有顯著改善.Fe/N對ANAMMOX菌還原硝酸鹽過程的影響,體現(xiàn)在化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)兩方面.化學(xué)反應(yīng)方面,當(dāng)硝酸鹽濃度一定時,Fe/N成為影響硝酸鹽還原的限制因素,增加Fe/N可以提高Fe0化學(xué)還原硝酸鹽的反應(yīng)速率.生物反應(yīng)方面,鐵元素對包括ANAMMOX菌在內(nèi)的多種微生物均能起到加快反應(yīng)速率、提高代謝活性的作用[20].Fe0通過水解作用不斷釋放出鐵離子,可以提高ANAMMOX微生物代謝活性,強化硝酸鹽的生物還原過程.因此,當(dāng)溫度和pH值在合適的范圍內(nèi),只要保證體系內(nèi)的Fe0過量,硝酸鹽的去除效果就能達到90.00%以上.在其他研究零價鐵還原硝酸鹽的文獻中,由于反應(yīng)條件不同,得出的最佳Fe/N也不同[17-19].

溫度是決定硝酸鹽去除率的另一個重要因素,其影響體現(xiàn)在Fe0化學(xué)還原硝酸鹽和ANAMMOX微生物代謝兩方面.一方面,Fe0還原硝酸鹽的化學(xué)反應(yīng)受溫度影響,提高溫度可以激發(fā)反應(yīng)活化能,有利于反應(yīng)的進行,最終的脫氮效果越好[21-22].另一方面,ANAMMOX菌為嗜中溫菌,其對溫度較為敏感,適宜的生長溫度在30.00~37.00℃之間,低溫會阻礙ANAMMOX菌細胞間的物質(zhì)傳遞,導(dǎo)致細胞活性降低直至死亡;高溫則易使ANAMMOX菌細胞內(nèi)的溫度敏感組分變性,導(dǎo)致菌體失活[23].本實驗表明,在pH值和Fe/N在合適的范圍內(nèi),溫度越高, ANAMMOX菌體系內(nèi)硝酸鹽去除率越高,當(dāng)溫度大于35.00℃時,硝酸鹽去除率均能達到80.00%以上,總氮去除率達到70.00%,在此基礎(chǔ)上繼續(xù)升高溫度對硝酸鹽去除率并無顯著影響.但若溫度過高、超過ANAMMOX菌適宜溫度范圍后,硝酸鹽的轉(zhuǎn)化是以Fe0的化學(xué)還原為主,液相中氨氮、亞硝酸鹽氮會有明顯積累,導(dǎo)致總氮去除率降低.

Fe0化學(xué)還原硝酸鹽反應(yīng)是酸驅(qū)動過程,pH值越低則體系中的H+質(zhì)量濃度越大,越有利于鐵表面的腐蝕,可有效提高硝酸鹽的還原速率[24-25].Zhang等[24]發(fā)現(xiàn),pH值越低,零價鐵去除垃圾滲濾液中的硝酸鹽效率越高.當(dāng)pH值為2時,反應(yīng)24h后,幾乎所有的硝酸鹽都被去除,且硝酸鹽去除率隨pH值的升高而降低.而當(dāng)pH值大于5時,體系內(nèi)被還原掉的硝酸鹽幾乎可以忽略不計.而在本實驗,當(dāng)進水pH值從4變化到8時,硝酸鹽去除率并沒有顯著下降,這是由于在本反應(yīng)體系中,除化學(xué)反應(yīng)外還有ANAMMOX菌的生物反應(yīng).ANAMMOX反應(yīng)消耗H+產(chǎn)生堿度,從而能夠中和體系內(nèi)偏酸性環(huán)境,而且ANAMMOX菌能夠利用零價鐵溶出的Fe2+將硝酸鹽生物還原.因此,進水pH值對硝酸鹽去除影響不顯著,當(dāng)溫度和Fe/N在合適的范圍內(nèi),保持進水pH值在4.00~ 8.00之間,此體系內(nèi)的硝酸鹽能得到有效去除.

綜上所述,ANAMMOX菌利用Fe0去除硝酸鹽的過程受溫度和Fe/N的影響顯著,而受進水pH值影響較弱.當(dāng)溫度為35.00℃,Fe/N大于34.00,進水pH值在4.00~8.00之間變化時,ANAMMOX菌能夠利用Fe0有效去除水體中88.99%的硝酸鹽.上述結(jié)果為ANAMMOX工藝自身產(chǎn)生的硝酸鹽進行原位處理提供了一種新的解決方案,在后續(xù)的研究中可以將Fe0投加到ANAMMOX反應(yīng)器內(nèi),以考察其自身將反應(yīng)生成的硝酸鹽去除的能力.

4 結(jié)論

4.1 在適宜的反應(yīng)條件下,ANAMMOX菌可以利用Fe0去除水體中的硝酸鹽.

4.2 在ANAMMOX利用Fe0還原硝酸鹽體系中投加等量不同形態(tài)Fe0時硝酸鹽的去除效率由高到低分別為:納米鐵>鐵粉>鐵屑.

4.3 根據(jù)CCD法擬合出的模型方程值為30.69,值<0.0001,2為0.98,表明該模型擬合程度很好.

4.4 Fe/N和溫度這2個因素的值均小于0.0001,表明Fe/N和溫度對ANAMMOX菌去除硝酸鹽過程的影響顯著.相比之下,進水pH值這一因素的P值為0.0345,其對硝酸鹽去除效果影響較弱.當(dāng)溫度為35.00℃,Fe/N為38.23,進水pH值為4.00時,硝酸鹽去除率最高,可達88.99%.

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Effects of multiple factors on the process of ANAMMOX bacteria strengthening nitrate reduction by zero-valent iron.

SONG Ge1, ZHANG Wen-jing1,2,3, BI Zhen1,2,3*, HUANG Yong1,2,3,DONG Shi-yu1,3

(1.School of Environment Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China；2.National and Local Joint Engineering Laboratory of Municipal Sewage Resource Utilization Technology, Suzhou 215009, China；3.Institute of Environmental Biotechnology, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China)., 2019,39(11)：4666~4672

Effects of iron form, pH, temperature and Fe/N on the process of ANAMMOX bacteria strengthening nitrate reduction by zero-valent iron (Fe0) were studied by single factor control experiment combined with Central Composite Design (CCD) methodology. The results demonstrated that the test with nano- Fe0addition showed the highest nitrate removal efficiency compared with the iron powder and iron filings addition. According to the CCD analysis, the temperature and Fe/N had significant effects on the nitrate removal efficiency, while the effect of pH was weak. The optimum reaction conditions predicted based on CCD analysis were initial pH of 4.00, temperature of 35.00℃, and Fe/N of 38.23. The predictive nitrate removal efficiency was 94.70%, which was closed to the actual experimental value of 88.99%.

ANAMMOX；nitrate；zero-valent iron (Fe0)；Central Composite design (CCD) methodology

X703.1

A

1000-6923(2019)11-4666-07

宋 歌(1998-),女,新疆克拉瑪依人,蘇州科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)本科生,主要研究方向水污染控制.

2019-04-08

國家自然科學(xué)基金資助項目(21607110);城市生活污水資源化利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室(蘇州科技大學(xué))開放課題(2018KF02);蘇州科技大學(xué)大學(xué)生科研立項基金資助項目(無項目編號)

* 責(zé)任作者, 講師, bzhen.xi@163.com