生物炭对筛选菌株去除水中硝酸盐和N_(2)O排放的影响

摘要

为探究改性生物炭对微生物去除水中低浓度硝酸盐和N_(2)O排放的影响,以稻壳生物炭(BC)为基础材料,分别制备并表征FeCl_(3)、H_(2)O_(2)和NaOH改性生物炭(BC-Fe、BC-H_(2)O_(2)和BC-NaOH),同时从活性污泥中筛选一株反硝化细菌Raoultella ornithinolytica strain KK1.将BC、BC-Fe、BC-H_(2)O_(2)和BC-NaOH分别加入含有该菌株的培养体系,同时设置不添加生物炭的对照处理,开展微生物去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10mg/L,以N计)的室内培养实验,分析培养体系N_(2)O排放速率、氮素和溶解性有机碳含量的动态变化.结果表明,所筛选菌株120h内的NO_(3)--N平均降解速率为0.10mg/(L h).与BC相比,BC-Fe和BC-H_(2)O_(2)的羧基和内酯基含量显著增加,氧化性增强;而BC-NaOH的酚羟基含量显著增加,还原性增强.BC-Fe和BC-H_(2)O_(2)的总酸性含氧官能团含量较BC分别显著增加57.17%和22.86%,而BC-NaOH的总碱性含氧官能团含量显著增加91.67%.与BC相比,BC-Fe和BC-H_(2)O_(2)促进反硝化细菌对NO_(3)--N的还原,N_(2)O累积排放量分别为添加BC处理的3.11和2.17倍;而BC-NaOH抑制反硝化细菌对NO_(3)--N的还原,N_(2)O累积排放量仅为添加BC处理的49.63%.生物炭对微生物反硝化作用和N_(2)O排放的影响归因于改性引起的生物炭pH值、溶解性有机碳含量和氧化还原性的差异.