【摘 要】
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农村生活和畜禽养殖排放的垃圾和污水是地下水硝酸盐的重要污染源。这些含氮污染物在微生物作用下转化为迁移能力很强的硝酸盐,持续地渗入地下,造成了日益严重的地下水硝酸盐污染。木质生物质具有廉价易获取、碳氮比高、水力性能好和使用寿命长等优点,较为契合农村污染的特点,是目前研究和应用最为广泛的天然生物质碳源。但是,该生物质的化学组分和天然结构限制了作为碳源时的释碳速率,降低了反硝化速率。另外,木质生物质作为
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农村生活和畜禽养殖排放的垃圾和污水是地下水硝酸盐的重要污染源。这些含氮污染物在微生物作用下转化为迁移能力很强的硝酸盐,持续地渗入地下,造成了日益严重的地下水硝酸盐污染。木质生物质具有廉价易获取、碳氮比高、水力性能好和使用寿命长等优点,较为契合农村污染的特点,是目前研究和应用最为广泛的天然生物质碳源。但是,该生物质的化学组分和天然结构限制了作为碳源时的释碳速率,降低了反硝化速率。另外,木质生物质作为一种复杂的天然有机物,在强化反硝化过程中常出现副产物问题,如溶解性有机物（DOC）残留和反硝化中间产物累积。本文采用白杨碎木作为木质生物质碳源原料,用氢氧化钙和过氧乙酸进行组合化学处理,调控木质素的含量。采用处理后碎木在专效酶水解下的还原糖产率表征释碳性能,进而获取一系列释碳性能不同的碎木碳源。选择部分处理后碎木碳源验证了反硝化效能,具体为反硝化速率和副产物。开展多种影响因素条件下木质碳源的碳释放和反硝化批量实验,测定在实验过程中的DOC浓度、有机物光谱特征和硝酸盐转化产物。最后,利用处理程度不同的碎木碳源进行连续渗流反硝化柱实验,控制进水的p H值,测定碳类和氮类指标。主要研究结果如下。（1）碎木在氢氧化钙处理后的还原糖产率由13.9升高至112.1 mg·g-1,再经过氧乙酸的二次处理后,提升至未处理碎木的43.2倍。还原糖产率的提高倍数可以通过改变药剂投加量进行调控。处理后碎木的还原糖产率随木质素含量的减少而增加,且二者呈显著的线性负相关,相关系数大于0.98。处理后碎木释放的DOC量可达1576.5mg·L-1,为未处理的18.9倍,碳释放过程符合二级动力学方程和Ritger-Peppas方程,释放过程受微生物作用影响明显,释放的大分子有机物主要为类色氨酸物质。（2）在提高8.0和43.2倍还原糖产率的碎木碳源条件下,生物反硝化速率分别为1.7和1.6 mg·（g·d）-1,分别提高至未处理碎木的4.3和4.0倍。采用处理程度过强的碎木碳源,反硝化速率不再进一步提升,还残留了较高浓度的DOC和铵态氮。较小的碎木粒级和较高的温度有利于反硝化速率的提升,在p H值为7的条件下达到最佳效果。亚硝态氮在p H值为9的条件下出现了累积,而铵态氮在处理程度强的碎木碳源条件下出现了累积。（3）在连续饱水渗流条件下,处理后碎木碳源的反硝化速率表现出明显的升高,并随碎木处理程度的增强而加快,反硝化速率达到27.4～96.0 mg N·（L·d）-1,提高至未处理碎木组的1.7～6.0倍。同时,处理后碎木组出现了较高的残留DOC量,达到75.6～167.6 mg C·（L·d）-1,是未处理碎木组的1.2～2.7倍。反硝化速率受温度影响明显,温度由16.8℃下降至11.9℃,反硝化速率降低了42.3%～60.2%。在进水p H值为5.5的条件下残留的DOC量较低,反硝化速率也较低,为16.8 mg N·（L·d）-1。碎木处理程度强和低p H值条件下出现了明显的氧化亚氮和铵态氮累积。
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