Page 223 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 郑力等：竹刨花-铁耦合体系对低碳氮比污水的脱氮性能 · 219 ·

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证了脱氮效果的长期稳定性，竹刨花与铁构成的耦 后 NO 浓度基本稳定，分别 为 (3.80±0.70)、(1.69±
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合体系对于低碳氮比污水的高效、稳定、绿色、经济 0.56) mg/L。结合 图 4可知，60 后两组出 水 TO 浓
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脱氮具有重要意义。 度均高于前期， 但 2 中微生物分解出更多的有机底
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2.3.3 NO 与 NH - 的积累特征 物使反硝化反应更为彻底，从而减少 了 NO 的积
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当有机底物不充分导致反硝化反应不彻底时会 累。由 图 6（b）可知，1 和 # 2 试验组 NH - 积累变化
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出 现 NO 积累 [12] ， 而 Fe 的还原作用 [18 ] 可能导致 趋势基本一致，初始出 水 NH - 浓度较高，参考静态
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NH - 积累。由于进 水 NO 与 NH - N 浓度低于 释氮结果，这可能是因为初始几天竹刨花自身释放
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检测限，故此处只讨论出水情况。两组装置运行中 的含氮有机物经微生物氨化作用导致；随着生物质
NO 与 NH - N 积累曲线如 图 6 所示。由 图 6（a） 释放稳定，NH - 浓度逐渐降低并维持在较低水平，
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可知，两组装置在运行期间都存在一定 的 NO 积 运 行 10 ～ 12 后 两 组 的 NH - N 浓 度 均 低 于 GB
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累，其浓度呈现先上升后降低再稳定的趋势，整体积 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一
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累浓度分别为（8.52±5.40）、（4.54±3.47） mg/L，2 相 级 A 排放限值（5 mg/L），22 后均小 于 1 mg/L，说明
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比 1 试验 组 NO -N积累浓度低 约 47%；运 行 60 d 铁粉的引入基本没有造 成 NH - 的积累。
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图 6 1 、2 试验组运行过程中积累 的 NO 与 NH - 浓度变化
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Fig.6 Varaition of concentration of nitrate-nitrogen and ammonia nitrogen accumulated during the operation of 1 and 2 #

2.3.4 铁溶出特征 加后降低，之后动态维持在较低的浓度范围内。运
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1 试验组的填料层只有竹刨花，且进出水总铁浓 行 前 10 铁离子的大量释放为系统的成熟奠定了优
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度一直低于检测限，故只讨 论 2 试验组的铁溶出情 良的基础，运 行 10 后少量而稳定的铁离子释放则
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况。2 试验组出水铁浓度变化如图 7 所示。由 可能不断诱导相关功能菌的生长，增强其活性，促进
图 7 可知，1～10 d，出水总铁浓度先迅速增加，第 关键酶的合成，导致耦合系统具有更高的脱氮效果
2 天达到最大（56.7 mg/L），之后快速减小，10 后总 与系统稳定性 [41] 。此外，当进 水 T 浓度为（1.16±
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铁浓度动态维持在较低水平，基本没有出现铁大量 0.04） mg/ 时，1 和 # 2 试验组出 水 T 浓度分别为
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逸出的现象。本试验铁溶出规律与张雅君等 [35 ] 研究 （0.81±0.20）和（0.49±0.19） mg/L，铁的引入强化了系

硝酸盐溶液腐蚀铁的情况类似，即初期铁释放较多，
之后逐渐减少并基本稳定。由 于 Fe 性质活泼，初期
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在水中发生氧化腐蚀 [36 ] 与生物腐蚀 [37] ，使大量铁离
子溶出。溶出的铁离子迅速扩散到装置各处，促进
了微生物生长与聚集，强化了生物膜的形成 [38-39] 。一
方面生物膜的阻隔作用减少了铁腐蚀 [40] ；另一方面，
硝酸盐还原菌与铁还原菌的新陈代谢引 发 Fe 与
2+
Fe 的循环增加铁氧化物沉淀，会抑制铁腐蚀，但当
3+
水中硝酸盐浓度大 于 10 mg/ 时，不稳定的腐蚀产
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物容易脱落促进腐蚀 [35] 。总之，基于各种生物化学 图 7 2 试验组运行过程中出水总铁浓度变化
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反应，使得铁粉的腐蚀与抑制腐蚀作用逐渐平衡，因 Fig.7 Variation of total iron concentration in effluent during
此 2 试验组出水中总铁浓度在运行 前 10 先迅速增 the operation of 2 #
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