林凡達(dá)，宋新山，趙志淼，趙雨楓，王宇暉，董國強(qiáng)，王勃迪

負(fù)載型納米零價(jià)鐵（nZVI）強(qiáng)化垂直流人工濕地反硝化作用研究

林凡達(dá)，宋新山*，趙志淼，趙雨楓，王宇暉，董國強(qiáng)，王勃迪

（東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，國家環(huán)境保護(hù)紡織污染防治工程技術(shù)中心，上海 201620）

通過在垂直流人工濕地缺氧反硝化區(qū)添加負(fù)載型納米零價(jià)鐵（nZVI），分析不同負(fù)載型nZVI投加量對(duì)反硝化的影響，研究不同進(jìn)水C/N條件下負(fù)載型nZVI參與反硝化的效果。結(jié)果表明：投加負(fù)載型nZVI 4 g的人工濕地裝置對(duì)硝氮去除效果最佳，當(dāng)C/N為6、HRT=1 d、進(jìn)水NO-3-N為50 mg·L-1時(shí)，其NO-3-N去除率比未添加負(fù)載型nZVI的人工濕地裝置提高15%；隨負(fù)載型nZVI投加量的增加，人工濕地裝置出水pH值和NH+4-N、NO-2-N的濃度增加；在進(jìn)水C/N為0、2、4、6的人工濕地裝置中，其對(duì)NO-3-N的去除率隨C/N升高而升高；統(tǒng)計(jì)分析表明，進(jìn)水C/N與負(fù)載型nZVI投加量對(duì)人工濕地反硝化都具有顯著影響，且兩者具有協(xié)同作用，碳源的存在可以促進(jìn)負(fù)載型nZVI參與人工濕地反硝化。

負(fù)載型納米零價(jià)鐵；反硝化；碳氮比；垂直流人工濕地

南方地區(qū)低C/N生活污水排放比較普遍、傳統(tǒng)污水處理廠脫氮效率不足以及農(nóng)業(yè)耕作中大量氮肥的無效利用導(dǎo)致目前水環(huán)境“三氮”污染形勢(shì)嚴(yán)峻[1]。人工濕地作為一種生態(tài)化、低成本水處理技術(shù)，目前在國內(nèi)外已廣泛用于污水的脫氮處理[2]。人工濕地氮的傳統(tǒng)去除機(jī)制包括植物吸收、氨氮揮發(fā)、基質(zhì)吸附和生物硝化-反硝化等[2]，其中生物硝化-反硝化是人工濕地脫氮的主要途經(jīng)[3]。生物反硝化過程微生物需要有機(jī)碳源作為電子供體，將NO-3和NO-2還原為N2。因此，是否存在足夠的電子供體，影響著生物反硝化過程能否順利完成。

外加碳源成為提高人工濕地反硝化效率的常見手段。在現(xiàn)有的研究中，用于人工濕地的碳源主要包括COD或BOD高的污水[4]、低分子碳水化合物[5]、植物生物質(zhì)[6]等。但傳統(tǒng)外加碳源存在投加量難控制、可能造成二次污染[7]、需要設(shè)置額外的投加裝置[8]等，增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用。

納米零價(jià)鐵（nZVI）比普通零價(jià)鐵具有更大的比表面積、更高的反應(yīng)活性，廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染的修復(fù)[9-11]。nZVI在厭氧腐蝕過程中產(chǎn)生的H2可供反硝化細(xì)菌進(jìn)行生物反硝化，一定程度彌補(bǔ)了生物反硝化過程中電子供體的缺失。同時(shí)nZVI氧化可提供電子供體參與化學(xué)反硝化，一定程度上可減少碳源的需求，對(duì)于低碳氮比廢水中硝酸鹽氮的去除具有一定的積極意義。亦有研究表明[12]，nZVI與微生物的耦合體系可在3 d內(nèi)將硝酸鹽氮完全降解。硝酸根離子在nZVI的作用下發(fā)生化學(xué)反硝化，在無pH值控制的厭氧環(huán)境中，nZVI還原硝酸鹽的最終產(chǎn)物幾乎全部為N2[13]。nZVI與硝酸鹽氮反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+，可進(jìn)一步氧化提供電子供體參與化學(xué)反硝化[14]。nZVI在地下水硝酸鹽污染修復(fù)中研究廣泛[15]，然而在人工濕地系統(tǒng)中的應(yīng)用鮮有報(bào)道。因此研究人工濕地中nZVI-氮過程對(duì)提高其脫氮效率具有積極意義。

本研究的主要目的：考察負(fù)載型nZVI投加對(duì)人工濕地硝態(tài)氮去除效果的影響；探討負(fù)載型nZVI的生物反硝化與化學(xué)反硝化機(jī)制以及nZVI與有機(jī)碳源的協(xié)同脫氮機(jī)制；為nZVI強(qiáng)化脫氮的人工濕地設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖Figure 1 Experimental set-up

本實(shí)驗(yàn)采用垂直流小試人工濕地（圖1）。裝置為7個(gè)高50 cm、直徑25 cm的PVC材質(zhì)實(shí)驗(yàn)柱，底部5 cm處設(shè)置出水口，以粒徑2～3 mm的石英砂作為填充介質(zhì)。插入直徑為2 cm、底部多孔的PVC管，管底部中加負(fù)載型nZVI（先置于網(wǎng)袋中，再投加到PVC管中）。

1.2 負(fù)載型nZVI的制備

nZVI在空氣中穩(wěn)定性差，易被氧化，在水中易團(tuán)聚。同時(shí)nZVI在使用過程中還存在難以從水中分離、材料的重復(fù)利用效率低的問題。因此，本文使用蒙脫石（Mt）改性 nZVI（Mt-nZVI），提高其穩(wěn)定性和耐氧化性，同時(shí)使用可生物降解的海藻酸鈉（SA）包埋Mt-nZVI以降低分離操作難度，提高出水水質(zhì)和重復(fù)利用率。

本實(shí)驗(yàn)采用液相還原法[16]制備蒙脫石負(fù)載納米零價(jià)鐵（Mt-nZVI），蒙脫石與 Fe2+的質(zhì)量比為 4∶1。選取一定濃度的海藻酸鈉SA溶液，并加入一定量的Mt-nZVI,將上述混合液逐滴滴入5%CaCl2溶液中，交聯(lián)成球。SA與Mt-nZVI的質(zhì)量比為1∶3，1 g的SA包埋 Mt-nZVI小球（負(fù)載型 nZVI）的含鐵量約為0.187 5 g。

1.3 濕地進(jìn)水

用葡萄糖、硝酸鈉、磷酸二氫鉀、氯化鈣、氯化鉀、碳酸氫鈉以及微量元素等配制模擬污水。C/N以C6H12O6·H2O和NaNO3調(diào)節(jié)，以NaHCO3調(diào)節(jié)進(jìn)水pH。進(jìn)水水質(zhì)：NO-3-N 45～55 mg·L-1，COD 0～350 mg·L-1，pH 6.8～7.3，DO 9.8～11.1 mg·L-1。

1.4 運(yùn)行條件

2016年8月底實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)建完成，10月初濕地中加入一定量的活性污泥進(jìn)行馴化。馴化期進(jìn)水水質(zhì)為 NO-3-N 40～50 mg·L-1，COD 80～100 mg·L-1，并加入一定量的微量元素，每1 d換一次水。20 d后，在2～7號(hào)濕地中加入一定量的負(fù)載型nZVI，1號(hào)濕地作為對(duì)照，每1 d換水一次，測(cè)定出水，20 d后出水水質(zhì)穩(wěn)定，11月底進(jìn)入測(cè)試期。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)為：設(shè)置4組C/N，分別為0、2、4和6，每組進(jìn)行4個(gè)周期；1～7號(hào)濕地中分別加入0、0.5、1、1.5、2、3、4 g 負(fù)載型 nZVI；水力停留時(shí)間（HRT）為 1 d，每天取樣測(cè)定，連續(xù)測(cè)試3 d；負(fù)載型nZVI每3 d更換一次，其使用時(shí)間為1、2、3 d；一個(gè)周期結(jié)束后濕地休憩（3～5 d），待濕地穩(wěn)定后，進(jìn)入下一個(gè)周期；整個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的溫度為7～15℃。

1.5 測(cè)試方法與數(shù)據(jù)分析

主要測(cè)試指標(biāo)及方法：DO和pH值采用Hach HQ40d測(cè)定，NO-3-N采用紫外分光光度法、TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度計(jì)法、NO-2-N采用GMA3202氣相分子吸收光譜儀、NH+4-N采用納氏試劑分光光度法、COD采用重鉻酸鉀分光光度法、Fe2+和總鐵采用鄰菲羅啉分光光度法。

數(shù)據(jù)分析及繪圖工具：采用Microsoft Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和繪圖，采用SPSS 22進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，主要分析數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差以及組間差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 材料的表征

2.1.1 掃描電鏡分析（SEM）和比表面積（BET）

圖2為SA小球和負(fù)載型nZVI的掃描電鏡?？梢?，SA小球表面均勻規(guī)整，在包埋Mt-nZVI后小球表面凹凸不平，且可清楚看到Mt-nZVI顆粒均勻分布在小球表面。說明通過把Mt-nZVI與SA聯(lián)合做成小球，較好地解決了Mt-nZVI易團(tuán)聚的問題。

對(duì)SA小球和負(fù)載型nZVI的比表面積測(cè)定分析（表1）表明，負(fù)載型nZVI比SA小球的比表面積略小，但孔容和孔徑都比SA小球大。這表明Mt-nZVI的加入可以增大SA小球的孔徑，更加有利于NO-3-N進(jìn)入小球內(nèi)部與零價(jià)鐵發(fā)生化學(xué)反硝化反應(yīng)。

圖2 SA小球和負(fù)載型nZVI的SEM圖Figure 2 The SEM images for SA beads and supported nZVI bead

表1 SA小球和負(fù)載型nZVI的比表面積Table 1 The surface area of SA beads and supported nZVI beads

2.1.2 X射線衍射分析（XRD）

圖3為負(fù)載型nZVI的XRD譜圖?？梢?，負(fù)載型nZVI小球在2θ=44.70°處有一衍射峰，對(duì)照零價(jià)鐵的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片發(fā)現(xiàn)，其剛好對(duì)應(yīng)體心立方結(jié)構(gòu)α-Fe（100）晶面衍射（44.673°），表明負(fù)載型 nZVI中含有零價(jià)鐵。

圖3 負(fù)載型nZVI的XRD譜圖Figure 3 XPS pattern of supported nZVI beads

2.2 負(fù)載型nZVI投加量對(duì)強(qiáng)化人工濕地反硝化的影響

2.2.1 負(fù)載型nZVI投加量對(duì)pH值的影響

圖4為不同負(fù)載型nZVI投加量的出水pH值。從整體上看，隨負(fù)載型nZVI投加量增加，出水pH值增加。一方面，是因?yàn)閚ZVI與H2O反應(yīng)產(chǎn)生OH-；另一方面，是因?yàn)閚ZVI與NO-3-N反應(yīng)消耗H+；同時(shí)隨著改性nZVI使用時(shí)間的增加，nZVI活性降低，對(duì)出水pH值影響減小。未投加負(fù)載型nZVI時(shí)，出水pH值在6.3左右，當(dāng)投加0.5 g的負(fù)載型nZVI，且使用時(shí)間為1、2、3 d時(shí)，所對(duì)應(yīng)的pH值分別提高到7.4、7.0、6.9左右。隨使用時(shí)間的增加，投加量對(duì)出水pH值的影響減小。pH值是影響人工濕地反硝化效果的主要因素，反硝化作用的最佳pH值為7～8[17]。由上述結(jié)果可見，nZVI在水中發(fā)生氧化還原反應(yīng)會(huì)使溶液的pH值升高，這與文獻(xiàn)[18]的研究結(jié)果一致。可見在使用nZVI提高反硝化效果時(shí)，需要注意其投加量和使用時(shí)間，確保其對(duì)pH值的改變不會(huì)導(dǎo)致生物反硝化的抑制。

圖4 負(fù)載型nZVI不同投加量的出水pH值Figure 4 The out-put pH in different dosage of supported nZVI

2.2.2 負(fù)載型nZVI投加量對(duì)出水NH+4-N的影響

圖5為不同使用時(shí)間下，負(fù)載型nZVI投加量對(duì)人工濕地出水NH+4-N濃度的影響?？梢?，隨負(fù)載型nZVI投加量的增加，出水NH+4-N濃度增加。未投加負(fù)載型nZVI時(shí)，人工濕地NH+4-N的出水濃度在0.28 mg·L-1左右；在負(fù)載型nZVI不同使用時(shí)間下，投加量達(dá)到1.5 g后，NH+4-N的出水濃度變化隨投加量變化不明顯，分別達(dá)到 0.80、0.65、0.50 mg·L-1左右。在相同的負(fù)載型nZVI投加量下，NH+4-N的出水濃度隨使用時(shí)間的增加而降低。

2.2.3 負(fù)載型nZVI投加量對(duì)出水NO-2-N的影響

圖6 負(fù)載型nZVI不同投加量的出水NO-2-N濃度Figure 6 The out-put concentration of nitrite in different dosage of supported nZVI

由圖6可見，隨負(fù)載型nZVI投加量的增加，人工濕地出水NO-2-N濃度顯著增加（P<0.05）。一方面，可能是因?yàn)樨?fù)載型nZVI在還原NO-3-N的過程中產(chǎn)生NO-2-N；另一方面，可能是因?yàn)樯锓聪趸^程中缺少碳源作為電子供體，造成NO-2-N積累。未投加負(fù)載型nZVI時(shí)，人工濕地NO-2-N的出水濃度在0.05mg·L-1左右；投加4 g的負(fù)載型nZVI時(shí)，不同使用時(shí)間下，NO-2-N 的出水濃度分別約為 1.06、0.40、0.14mg·L-1。在不同的負(fù)載型nZVI使用時(shí)間下，NO-2-N出水濃度與投加量的關(guān)系呈現(xiàn)一致性，NO-2-N出水濃度與負(fù)載型nZVI加入量正相關(guān)，其中在使用時(shí)間為1 d時(shí)，投加量對(duì)NO-2-N出水濃度的影響最顯著（P<0.05）。

2.2.4 負(fù)載型nZVI投加量對(duì)NO-3-N去除的影響

由圖7可見，C/N為0∶1、使用時(shí)間為1 d、不投加負(fù)載型nZVI時(shí)，NO-3-N去除率僅為8.81%左右，NO-3-N去除量為4.39 mg·L-1左右。投加負(fù)載型nZVI時(shí)濕地NO-3-N去除率和去除量顯著增加，且隨負(fù)載型nZVI投加量的增大而逐漸增大。這表明投加負(fù)載型nZVI可促進(jìn)人工濕地反硝化，原因可能是負(fù)載型nZVI參與了人工濕地反硝化過程，與NO-3-N發(fā)生反應(yīng)從而將其去除。當(dāng)投加量為1 g時(shí)，NO-3-N去除率提高到18.14%左右，去除量達(dá)到9.06 mg·L-1左右，但當(dāng)投加量繼續(xù)增大時(shí)，NO-3-N去除率和去除量增加不再明顯。

圖5 負(fù)載型nZVI不同投加量的出水NH+4-N濃度Figure 5 The out-put concentration of ammonia nitrogen in different dosage of supported nZVI

圖7 負(fù)載型nZVI不同投加量的NO-3-N去除率和剩余量Figure 7 Surplus and the removal rate of nitrate in different dosage of supported nZVI

2.3 C/N對(duì)NO-3-N去除的影響

如圖8所示，投加量為1 g、不加碳源時(shí)，在不同負(fù)載型nZVI使用時(shí)間下NO-3-N去除率較低，依次為18.14%、16.24%、11.03%。當(dāng)C/N為6時(shí)，在不同負(fù)載型nZVI使用時(shí)間下NO-3-N去除率顯著提高到48.42%、37.80%、37.41%。在不同的負(fù)載型nZVI使用時(shí)間下，NO-3-N去除率與C/N間的關(guān)系呈現(xiàn)一致性，NO-3-N的去除率隨C/N的增大顯著增大（P<0.05）。一方面，因?yàn)镃/N的提高有利于促進(jìn)人工濕地生物反硝化；另一方面，碳源的存在可能會(huì)促進(jìn)nZVI參與化學(xué)反硝化。

表2為負(fù)載型nZVI投加量和C/N兩因素方差分析。由表可知，負(fù)載型nZVI投加量、C/N和兩者協(xié)同作用都對(duì)NO-3-N去除率有顯著影響（P<0.05）。三者對(duì)NO-3-N的去除率貢獻(xiàn)大小為C/N>負(fù)載型nZVI投加量>負(fù)載型nZVI投加量×C/N。

圖8 不同C/N下的NO-3-N去除率Figure 8 The removal rate of nitrate in different level of C/N ratio

2.4 負(fù)載型nZVI的重復(fù)使用和出水Fe2+、總鐵情況

相比直接投加nZVI，使用負(fù)載型nZVI的優(yōu)點(diǎn)在于易于分離，且出水水質(zhì)澄清，不會(huì)存在nZVI顆粒的殘留。負(fù)載型nZVI抗氧化性強(qiáng)、使用時(shí)間長，且分離后的nZVI可通過還原再生循環(huán)利用。

圖9為不同負(fù)載型nZVI使用時(shí)間下NO-3-N去除率變化情況，對(duì)于NO-3-N去除率，使用時(shí)間1 d>2 d>3 d。以投加量1 g為例，負(fù)載型nZVI對(duì)NO-3-N去除率從1 d的24.27%下降到2 d的16.57%、3 d的10.30%。從圖中可看出，負(fù)載型nZVI雖然隨使用時(shí)間的增加，對(duì)NO-3-N去除率降低，但與空白濕地對(duì)比去除率仍有所上升。

在投加不同質(zhì)量的負(fù)載型nZVI時(shí)，濕地出水均未檢出 Fe2+、總鐵（最低檢出限為 0.03 mg·L-1）。出現(xiàn)這種情況的原因可能為：由圖4所示，負(fù)載型nZVI投加到濕地后，提高了濕地的pH值，濕地環(huán)境變?yōu)槿鯄A性，而Fe2+、Fe3+在中性或弱堿性環(huán)境以氫氧化物存在，從而被吸附到濕地填料或負(fù)載型nZVI表面。

圖9 負(fù)載型nZVI不同使用時(shí)間下NO-3-N去除率Figure 9 The removal rate of nitrate in different adding retention time

表2 負(fù)載型nZVI投加量與C/N的主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)Table 2 The test of main-body effects between supported nZVI and C/N ratio

3 討論

3.1 nZVI參與人工濕地反硝化作用

投加負(fù)載型nZVI后可顯著提高人工濕地NO-3-N去除率（P<0.05），且去除率隨初始負(fù)載型nZVI投加量增加而逐漸增加。表明負(fù)載型nZVI可促進(jìn)反硝化過程的進(jìn)行，負(fù)載型nZVI可能參與反硝化作用從而去除NO-3-N。陳西亮等[19]研究nZVI炭微電解體系去除水中硝酸鹽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加nZVI后NO-3-N去除率顯著提高，與本研究結(jié)論一致。nZVI參與人工濕地反硝化作用的機(jī)制主要有以下幾種：

（1）nZVI與NO-3-N發(fā)生化學(xué)反硝化反應(yīng)[20]。

從式①和②可看出，nZVI與NO-3-N反應(yīng)產(chǎn)物主要為NO-2和NH+4，這就導(dǎo)致出水NO-2-N和NH+4-N濃度隨nZVI添加量增加而升高。同時(shí)隨著改性nZVI使用時(shí)間的增加，其被氧化為Fe2+或Fe3+，使NO-3-N去除率和去除量、NO-2-N和NH+4-N出水濃度也相應(yīng)減小，這與本研究圖4、圖5和圖9所示結(jié)果相一致。從式③可以看出，F(xiàn)e2+與硝酸鹽也可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但一般液相條件下，該反應(yīng)不容易發(fā)生或反應(yīng)很緩慢[21]。

（2）nZVI參與人工濕地反硝化生物反硝化。

其產(chǎn)物Fe2+與NO-3-N發(fā)生生物反硝化，Weber等[22]研究表明，鐵存在下NO-3-N依賴某些微生物進(jìn)行還原代謝，這種微生物可以在氧化Fe2+的同時(shí)還原NO-3-N，產(chǎn)物H2，被認(rèn)為是反硝化細(xì)菌的理想電子供體。

（3）nZVI調(diào)節(jié)人工濕地的酸堿度和溶解氧。生物反硝化的最佳pH值是7～8，而投加適宜的負(fù)載型nZVI可以調(diào)節(jié)水溶液pH值，為反硝化細(xì)菌創(chuàng)造適宜的酸堿環(huán)境。nZVI通過與水中O2發(fā)生反應(yīng)，去除水中O2，為厭氧反硝化細(xì)菌創(chuàng)造缺氧環(huán)境，促進(jìn)生物反硝化。

（4）吸附作用。負(fù)載型nZVI具有較大的比表面積，可將一部分NO-3-N吸附到表面；同時(shí)nZVI反應(yīng)產(chǎn)物Fe2+、Fe3+都是很好的吸附劑。

使用SA包埋Mt改性nZVI得到的負(fù)載型nZVI，更換方便，解決了nZVI團(tuán)聚的問題，且重復(fù)使用3 d后對(duì)人工濕地內(nèi)硝氮去除仍有促進(jìn)作用。濕地出水的Fe2+、總鐵測(cè)試結(jié)果表明使用負(fù)載型nZVI解決了nZVI易流失、出水鐵濃度超標(biāo)的問題。

3.2 有機(jī)物與零價(jià)鐵反硝化的相互影響作用

本研究顯示，有機(jī)物的存在對(duì)負(fù)載型nZVI參與反硝化具有較大的影響，通過對(duì)負(fù)載型nZVI投加量與C/N的兩因素方差分析，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物與負(fù)載型nZVI對(duì)人工濕地的反硝化具有協(xié)同作用。可能的原因是：首先，有機(jī)物可以促進(jìn)鐵的循環(huán)[23]，從而促進(jìn)反硝化的進(jìn)行。其次，有機(jī)碳源的投加促進(jìn)了異養(yǎng)/自養(yǎng)微生物的繁殖，生物量的增加有利于加快生物反硝化。Brian等[24]研究表明，nZVI與水反應(yīng)產(chǎn)生的H2可以為自氧反硝化細(xì)菌提供能量，所需的無機(jī)碳源則可由異養(yǎng)反硝化細(xì)菌分解有機(jī)物提供。

這種nZVI與有機(jī)物的協(xié)同作用，對(duì)于人工濕地反硝化具有重要意義。對(duì)于人工濕地處理有機(jī)物含量較少的污水，可以通過投加nZVI，緩解由于電子供體不足而導(dǎo)致NO-3-N去除率較低的問題。

4 結(jié)論

（1）人工濕地進(jìn)水中投加負(fù)載型nZVI可以顯著提高NO-3-N的去除率，NO-3-N的去除率隨負(fù)載型nZVI投加量增加而增加，但NO-2-N、NH+4-N濃度、pH值同時(shí)也隨著投加量增加而增加。表明nZVI可以作為人工濕地反硝化的電子供體參與反硝化反應(yīng)。

（2）C/N與負(fù)載型nZVI投加量對(duì)人工濕地反硝化作用都具有顯著影響，且兩者具有協(xié)同作用，有機(jī)碳源的存在可以促進(jìn)負(fù)載型nZVI參與反硝化。

（3）負(fù)載型nZVI重復(fù)使用結(jié)果表明，C/N為2∶1、負(fù)載型nZVI投加量為4 g時(shí)，經(jīng)過3 d重復(fù)使用后對(duì)NO-3-N去除率仍能提高7.23%。

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Analysis of the enhancement of denitrification efficiency in vertical flow constructed wetlands by supported nanoscale zero valent iron（nZVI）

LIN Fan-da,SONG Xin-shan*,ZHAO Zhi-miao,ZHAO Yu-feng,WANG Yu-hui,DONG Guo-qiang,WANG Bo-di
（College of Environmental Science and Engineering,State Environmental Protection Engineering Center for Pollution Treatment and Control in Textile Industry,Donghua University,Shanghai 201620,China）

In the treatment of low C/N sewage,the shortage of electron donors is a major factor inhibiting denitrification efficiency.Through the addition of supported nanoscale zero valent iron（nZVI）to the anoxic denitrification zone in vertical flow constructed wetlands（CWs）,we examined the influence of the dosage of supported nZVI on the denitrification efficiency for different C/N ratios in the influent.The results showed that the addition of 4 g supported nZVI into CW experimental equipment was optimal;when the C/N of the influent was 6,the hydraulic retention time was 1 day,and the NO-3-N concentration of the influent was 50 mg·L-1.Additionally,the removal rate of NO-3-N was 15%high when adding 4 g supported nZVI to the CW experimental equipment than that in a CW reactor without the addition of supported nZVI.The pH and concentrations of NH+4-N and NO-2-N in the effluent of CWs showed an increasing trend following the addition of supported nZVI.The removal efficiency of NO-3-N increased as the C/N ratio increased from 0 to 6.There was a synergistic effect between C/N and the dosage of supported nZVI;thus,the presence of carbon sources could promote the involvement of supported nZVI in denitrification in CWs.

supported nanoscale zero-valent iron;denitrification;C/N ratio;vertical flow constructed wetlands

X52

A

1672-2043（2017）11-2307-07

10.11654/jaes.2017-0546

林凡達(dá)，宋新山，趙志淼，等.負(fù)載型納米零價(jià)鐵（nZVI）強(qiáng)化垂直流人工濕地反硝化作用研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（11）：2307-2313.

LIN Fan-da,SONG Xin-shan,ZHAO Zhi-miao,et al.Analysis of the enhancement of denitrification efficiency in vertical flow constructed wetlands by supported nanoscale zero valent iron（nZVI）[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（11）：2307-2313.

2017－04－12 錄用日期：2017－06－21

林凡達(dá)（1991—），男，河南濮陽人，碩士研究生，主要從事人工濕地研究工作。E-mail：879900790@qq.com

*通信作者：宋新山 E-mail：newmountain@163.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51679041）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（CUSF-DH-D-2017092，CUSF-DH-D-2017101）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（51679041）；The Fundamental Research Funds for the Central Universities（CUSFDH-D-2017092，CUSF-DH-D-2017101）