脱氮硫杆菌氧化铁硫化物动力学及脱氮除磷作用

Autotrophic Thiobacillus denitrifiers can utilize iron sulfides as elctron donors to reduce nitrate. However, there are limited understanding of the oxidation kinetics of iron sulfides with different crystal structures. The effects of iron sulfides’ particle sizes, pore structures, and specific surface areas on their oxidation rates are also need to be identified. Therefore, this project will compare the microbial oxidation kinetics of iron sulfides (i.e. pyrite, pyrrhotite, nanostructured pyrrhotite) by Thiobacillus denitrifiers using batch experiments. Detailed analyses of both the solution and the new phase on iron sulfides’ surface will be carried out to elucidate the reaction mechanisms and influencing factors of nitrogen and phosphorus removal utilizing nanostructured pyrrhotite as substrates. The mechanisms between phosphorus and the released iron resulting from microbial oxidation of iron sulfides will be revealed. These results will provide theory bases for utilizing iron sulfides as electron donors for Thiobacillus denitrifiers to simultaneously remove nitrogen and phosphorus. These results are of great significance for the application of the novel nanostructured pyrrhotite materials into tertiary wastewater treatment, and on the development of environmental mineralogy and nano-mineralogy.

自养脱氮硫杆菌能够以铁硫化物为电子供体还原硝酸盐。然而，对自养脱氮硫杆菌氧化不同晶体结构的铁硫化物动力学，以及铁硫化物粒径、孔结构、比表面积对氧化速率的影响尚缺少理解和认识。为此，本项目拟通过静态试验对比脱氮硫杆菌氧化天然黄铁矿、磁黄铁矿以及纳米结构化磁黄铁矿的动力学。结合溶液成分和矿物表面新生物相的分析，着重研究纳米结构化磁黄铁矿去除水中硝酸盐氮、磷的界面作用过程、机理及其影响因素，揭示铁硫化物微生物氧化过程中铁的释放对磷的净化机制，为以铁硫化物为电子供体的自养脱氮硫杆菌同步脱氮除磷技术的应用奠定理论基础。研究成果对新型铁硫化物矿物材料应用于废水深度处理，以及环境矿物学和纳米矿物学发展具有重要意义。

自养脱氮硫杆菌能够以铁硫化物为电子供体还原硝酸盐。本项目通过静态试验对比了脱氮硫杆菌氧化不同晶体结构的铁硫化物（天然黄铁矿、磁黄铁矿以及纳米结构化磁黄铁矿）的动力学过程。通过分析溶液成分和矿物表面新生物相，查明了纳米结构化磁黄铁矿去除水中硝酸盐氮、磷的界面作用过程、机理及其影响因素。揭示铁硫化物微生物氧化过程中铁释放对磷的沉淀净化机制，为以铁硫化物为电子供体的自养脱氮硫杆菌同步脱氮除磷技术的应用奠定了理论基础。研究成果对新型铁硫化物矿物材料应用于废水深度处理，以及环境矿物学和纳米矿物学发展具有重要意义。已经在国际SCI刊物发表论文10篇，申请发明专利1项。同时，支撑了2名硕士研究生培养。本项目组出国、出境参加国际学术会议4人次，参加国内举办的国际学术会议6人次，带领课题组成员及研究生参加各类全国性学术交流会议，进行了广泛的学术交流与合作研究。