摘要
静电纺丝是一项制备微纳米纤维的新型工艺，其所制备的纤维孔隙率高、比表面积大，对微生物具有良好的固定性能。本研究针对污水脱氮处理，通过静电纺丝制备微纳米纤维，同时以醌基氧化还原介体作为强化脱氮物质引入，开发功能性载体固定好氧反硝化菌群，并对固定性能和不同碳氮比条件下脱氮效果进行评价，为其在污水处理领域应用提供理论和技术支持。 选取聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）为原材料，使用不同浓度聚合物纺丝液，制备三种微纳米纤维 8%PAN、12%PAN、15%PAN ，纤维直径分别为0.105±0.035μm、0.420±0.037μm、0.695±0.093μm。对细菌密度OD600、蛋白PN值以及脱氮效果评价，得出 12%PAN 微纳米纤维生物亲和性更好，脱氮效果最佳。12%PAN固定菌群在培养48 h时活细胞数最高，达到1.78×105 cells/cm2，菌群代谢能力达到最高。 分别将劳索酮（Lawsone Quinone，LQ）和富里酸（Fulvic Acid，FA）两种醌基氧化还原介体添加到纺丝液中，制备出两种醌基微纳米纤维。通过 OD600、PN 表征对原料配比优化，结果显示醌介体引入促进了固定微生物生长代谢，且LQ10（10 mg LQ/10 mL纺丝液）和FA1（1 mg FA/10 mL纺丝液）性能最优。分别在COD/N（C/N）为1.5、3、5、7、10时，研究微纳米纤维（12%PAN、LQ10和FA1）固定好氧反硝化菌群对含硝氮200 mg/L模拟污水的脱氮效果，当C/Ngt;5时，TN降解率均达到90%以上。LQ10和FA1相对于12%PAN，体系中TN平均降解速率在C/N为1.5、3时均有所提高，证实了醌介体引入会增强固定菌群在低碳氮比条件下的反硝化脱氮能力，同时COD平均降解速率在C/N为10时分别提高到1.61倍和1.58倍，证明了醌介体会加快体系的碳源代谢速率。 原始好氧反硝化菌群以及微纳米纤维（12%PAN、LQ10和FA1）固定菌群中，关于有机物降解和氮循环的菌纲Gammaproteobacteria相对丰度均大于96%，属水平均以Zobellella和Pseudomonas两种好氧反硝化菌为主，相对丰度之和大于87%，优势功能菌属成功固定在表面。相对于12%PAN，LQ10和FA1在不同C/N下脱氮后固定菌群中，Zobellella和Pseudomonas相对丰度之和有所提高，体现了醌基微纳米纤维对主要好氧反硝化菌属优势地位保持效果更好的特点，在污水脱氮领域具有良好的应用潜力。
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