生物炭及其碳骨架對微生物去除水中低濃度硝酸鹽的影響

常智淋，王朝旭,2①，張 峰,2，李紅艷,2，崔建國,2

(1.太原理工大學環境科學與工程學院，山西 晉中 030600；2.山西省市政工程研究生教育創新中心，山西 晉中 030600)

隨著城市化進程的加快以及人民生活水平的提高，污水量不斷增加，水體污染日益嚴重。日益突出的水環境問題，使得污水處理的排放標準越來越高。然而，目前普遍推行的GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準規定，出水總氮(TN)質量濃度不高于15 mg·L-1，但其仍遠高于GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中V類水質標準(TN質量濃度不高于2.0 mg·L-1)。因此，對于受納水體來說，城鎮污水處理廠尾水仍可能是潛在污染源[1]。NO3--N是城鎮污水處理廠尾水中氮素的主要形式，其質量濃度約為10 mg·L-1。同時，NO3--N的富集也是造成水體富營養化的主要原因之一，且NO3--N是反硝化作用的底物，易引起氧化亞氮(N2O)排放，而N2O的全球增溫潛勢是CO2的298倍[2]，對全球變暖有重要影響。因此，采取措施進一步降低污水處理廠尾水中NO3--N濃度，具有重大現實意義。

生物炭是一種含碳量豐富、孔隙多、比表面積大、結構穩定且難以被微生物降解的物質[3]，近年來引起廣泛關注。生物炭具有電化學活性[4]，其電化學活性主要來源于兩個部分：一是生物炭表面存在的氧化還原活性官能團(如醌、酚等結構)[5]；二是由π電子離域和類石墨片狀結構引起的電導[6]。生物炭包含可溶和不可溶組分[7]。在自然界中，生物炭可溶組分會溶出，剩下的不可溶組分表面含氧官能團也會發生變化。研究表明，生物炭氧化還原活性官能團以溶解性有機碳(可溶組分)形式存在[8]，而電導結構存在于碳骨架(不可溶組分)中[9]。……