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,Fe2+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化、低成本的水處理技術,具有較好的脫氮能力,目前在國內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,Fe2+可能參與反硝化作用從而去除硝態氮。Nielsen研究添加亞鐵對污水處理廠活性污泥硝態氮去除率的影響,結果發現很多污水處理廠的活性污泥在添加亞鐵后的硝態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時可以促進化學反硝化的進行(BureshandMoraghan,1976;TaiandDempsey,2009)。另一方面,Fe2+與硝酸鹽可以發生生物反硝化作用。在鐵存在下硝態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、微生物豐富的綜合生態處理系統,這為硝態氮的化學和生物反硝化作用的發生提供了良好的條件。
人工濕地進水中添加Fe2+可以顯著提高硝態氮的去除率,NO3--N的去除率隨初始Fe2+濃度增加而增加,Fe2+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。