摘要
近年来，地表径流等面源污染已经成为受纳水体富营养化的主要原因之一。针对地表径流中的氮污染问题，本文在生物滞留池淹没区构建硫/石灰石自养反硝化系统，考察其脱氮效果及微生物学机理，研究结果为改良生物滞留池处理城市地表径流中氮污染物质提供设计指导与理论借鉴。 批式试验结果表明，硫自养反硝化反应符合一级反应动力学，反应动力学参数为0.0576/h-0.0752/h，硫磺与石灰石质量比为1：1时反应最快，硫磺颗粒粒径在0.9mm-5.0mm时均能取得较好的反硝化效果，随着硝酸盐氮（NO3--N）初始浓度增大，完全降解所需时间延长。 构建反应柱进行生物滞留池淹没区硫自养反硝化脱氮效果试验，结果表明，反硝化脱氮主要发生在干旱期间，NO3--N初始浓度为30mg/L，干旱期为3天时， NO3--N去除率可达91.5%，随着干旱期的延长，脱氮效果稳定在95%以上。干旱期间，硫自养反硝化反应基本符合一级动力学，动力学参数在0.0234/h-0.0449/h之间，反应过程中硫酸盐含量略高于理论值，pH稳定在中性左右。湿润期间几乎不发生反硝化反应，淹没区容积为生物滞留池可处理水量，实际工程中可以通过增大淹没区容积来提高生物滞留池反硝化能力，减少NO3--N的排放。 随着进水NO3--N浓度从20mg/L增大到50mg/L，干旱期间将其完全降解所需时间延长但历经5天干旱期后，最终NO3--N去除率均能达到97%以上。淹没区沿程氮浓度变化监测结果表明，在进水 NO3--N初始浓度分别为20、30、40、50mg/L条件下，淹没区深度为45cm时反硝化速率最快，微生物活性最高。对填料样品进行高通量测序分析，发现脱氮硫杆菌属Thiobacillus是反应柱内硫自养反硝化的主要功能菌属，相对丰度比例达到60%以上，其在氧化硫或硫化物获取能量的同时将NO3--N还原为氮气。除Thiobacillus外，系统中检测出多种与反硝化相关的菌属，如红杆菌属Rhodanobacter、热单胞杆菌属Thermomonas和平流杆菌属Defluviimonas。
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