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好氧反硝化菌因具有同步硝化反硝化、耐高溶解氧等优点而用于水体氮污染治理,但是其反硝化效率受外界环境影响较大。我国部分城市水体因居民生活区和生产经营区的交织、雨污合流及混接等原因而形成复合型污染水体。这类水体除了含有氮污染物外,还含有阴离子表面活性剂、金属离子等其他污染物。利用好氧反硝化技术修复水体时,阴离子表面活性剂可能会对好氧反硝化速率、氧传递效率以及其他污染的去除产生影响,且影响程度和机制可能随环境条件和共存污染物而异。因此,本文分析了常见的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫酸钠(SDS)对好氧反硝化的影响;其次,探究了不同浓度金属离子条件下,SDBS和SDS对好氧反硝化效率及微生物群落结构的影响;再次,分析了SDBS和SDS对水体氧传递效率的影响及由此造成的好氧反硝化效率和微生物群落变化。最后,在以上基础上开展好氧反硝化对城市复合型污染水体的修复模拟试验研究,探究好氧反硝化治理城市复合型氮污染水体的可行性,优化相关技术参数。以期为城市复合型污染水体治理与修复提供相关依据。主要结论如下:(1)阴离子表面活性剂会对好氧反硝化的脱氮性能产生影响,其对好氧反硝化的抑制和促进效应与浓度相关。随着SDBS浓度的增大,总氮去除率随之减小,当SDBS浓度为100 mg/L时,总氮去除率最低(4.04%)。与对照组(Control)相比,此时的硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(Ni R)的活性也最低(分别为13.83%和32.55%),好氧反硝化菌Achromobacter的丰度降至3.13%,而Cupriavidus的丰度却增至74.06%,微生物死亡较多。随着SDS浓度的增大,总氮去除率先增大后减小,当SDS浓度为50 mg/L时,总氮去除率最大(71.71%)。与Control相比,NR的活性得到促进(102.31%),而Ni R活性受到抑制(87.67%),当SDS浓度增至100 mg/L时,NR活性最低(74.64%),优势菌属由SDS-50的Cupriavidus(占40.40%)和Agrobacterium(占29.40%)变为Cupriavidus(占50.45%),Agrobacterium丰度则降至20.40%,此时细胞死亡较多。结果表明SDBS和SDS可以通过改变好氧反硝化菌的群落结构、酶活性和细胞膜通透性影响脱氮效率。(2)通过研究不同金属离子条件下阴离子表面活性剂对好氧反硝化的影响发现,随Fe2+浓度的增大,SDBS和SDS对好氧反硝化的促进作用越强,当Fe2+浓度为2 mg/L时,总氮去除率最大(分别为62.84%和70.46%),Pearson相关性分析也表明Fe2+添加浓度与总氮去除率呈显著正相关。添加Fe2+后,SDBS-Fe与SDBS-Control对比和SDS-Fe与SDS-Control对比发现,两组的优势菌属丰度未发生明显变化。推测生成的络合物Fe2+-SDBS和Fe2+-SDS可为反硝化过程提供电子,促进反硝化。随着Mn2+和Cr(Ⅵ)浓度的增大,SDBS和SDS对好氧反硝化作用表现为先促进后抑制,添加Mn2+,最大总氮去除率出现在SDBS-Mn-0.5(56.08%)和SDS-Mn-1(57.40%),添加Cr(Ⅵ)后,最大总氮去除率出现在SDBS-Cr(Ⅵ)-1(60.23%)和SDS-Cr(Ⅵ)-0.25(57.43%),说明生成的络合物Mn2+-SDBS、Mn2+-SDS、Cr(Ⅵ)-SDBS和Cr(Ⅵ)-SDS均能在低浓度时促进反硝化速率,而高浓度时抑制反硝化速率。与SDBS-Conrol对比,优势菌属Cupriavidus在SDBS-Mn和SDBS-Cr(Ⅵ)中的丰度分别增至57.34%和73.83%,而Achromobacter则分别降至20.73%和15.9%,与SDS-Conrol对比,SDS-Mn和SDS-Cr(Ⅵ)中的优势菌属Cupriavidus分别增至57.31%和79.25%,而Agrobacterium的丰度则分别降至24.93%和9.91%,推测各组的总氮去除率变化与这些菌属有关。(3)通过研究不同曝气条件下阴离子表面活性剂对好氧反硝化的影响发现,增大曝气量和改变曝气模式均能有效促进SDBS组的反硝化效率,最大总氮去除率分别由57.50%(SDBS-1L/min)增至为74.84%(SDBS-2 L/min),由63.43%(SDBS-I)增至72.58%(SDBS-C),而SDS组的反硝化效率均未发生明显变化。Person相关性分析也表明,曝气量与总氮去除率呈显著正相关,说明改变曝气条件能有效提高好氧反硝化菌对SDBS的耐受能力。高通量测序和氮代谢基因丰度表明,SDBS和SDS体系中的Achromobacter和Comamonas的菌属丰度随曝气量增大而增大,而Cupriavidus和Acinetobacter的丰度则随之下降。SDBS和SDS体系中的酶基因Nap AB和Nir K均丰度增大,但是SDS体系中的Nir S丰度却减小。变为全曝气模式后,SDBS和SDS体系中Achromobacter和Pseudomonas的丰度均增大,而Cupriavidus和Agrobacterium的丰度则显著下降。SDBS和SDS体系中的酶基因Nap AB和Nir K均丰度增大,但是SDS体系中的Nir S丰度却减小。推测脱氮效率的变化与这些菌属和氮代谢基因变化有关。(4)基于以上研究结果,通过调节曝气量、曝气模式以及添加铁粉等工艺参数,探究好氧反硝化技术对模拟城市污染水体修复的试验效果。其中,工况4(曝气量为2 L/min、全曝气、投加铁粉)的脱氮效率最高,总氮、硝氮和氨氮的去除效率分别为67.32%-71.48%、67.14%-68.21%和69.81%-71.61%。高通量测序表明,添加铁粉和提高曝气量均能提高Cupriavidus、Achromobacter和Pseudomonas的相对丰度。Pearson相关性分析显示,NH4+-N与TN去除率和Pseudomonas的相对丰度之间呈显著正相关。综上所述,本文以李湾河为研究对象,分析了复合型污染水体中的阴离子表面活性剂和共存金属离子对好氧反硝化的影响。探讨了曝气条件下阴离子表面活性剂类型、曝气量以及曝气模式对好氧反硝化的影响。并开展了好氧反硝化修复该类水体的模拟实验,结果表明投加适量铁粉、提高曝气量和全曝气可有效强化好氧反硝化效率。本研究为城市复合型污染水体的污染源控制提供新思路,也为利用好氧反硝化技术修复这类水体提供指导和参考。