近年來，***范圍內(nèi)的地下水污染日趨嚴重，其中硝酸鹽氮的污染不斷加劇。因硝酸鹽氮在水和土壤中的高溶解性和遷移性以及生活污水和工業(yè)廢水的直接排放、含氮化肥的大量使用、污水灌溉以及畜禽糞便和其他含氮固廢的淋濾下滲，使得地下水中硝酸鹽氮濃度不斷增加，2006—2012年，河北省地下水中硝酸鹽氮平均含量增加了46.42%。硝酸鹽氮可在人體中轉化，直接、間接地危害人體健康，因此研究地下水中硝酸鹽氮的脫除具有重要意義。目前所采用的離子交換、電滲析、反滲透等處理技術，因運行費用高、操作復雜、需后處理，而受到限制;單質鐵化學還原法脫氮技術，因需調節(jié)水質pH反應條件難以控制，且伴有副產(chǎn)物氨氮生成，而無法推廣應用;生物反硝化脫氮因地下水中缺乏碳源，而無法滿足脫氮要求;利用投加液態(tài)碳源進行反硝化脫氮，因投加量難控會導致出水有機物風險;利用人工合成聚合物固態(tài)碳源進行反硝化脫氮，因成本高、對溫度和pH要求高、需額外投加微量元素克服其化學成分單一性而難以實施;利用天然生物質進行反硝化脫氮，會出現(xiàn)生物可利用性低、反硝化效率低、亞硝酸鹽氮積累等問題;利用Fe0與棉花組合，雖可有效降低水中硝酸鹽氮濃度，但無法克服Fe0的鈍化影響。目前，水體脫氮研究多集中在為生物反硝化提供更佳的碳源或將生物與化學多種方法組合等。
研究利用自制微電解化學催化顆粒與天然生物質制成耦合生物載體，將化學還原與生物反硝化相結合高效脫氮，通過研究耦合生物載體脫氮的可行性和穩(wěn)定性，以及反應器中微生物群落結構，探究其脫氮機制，為地下水硝態(tài)氮脫除提供理論依據(jù)和技術指導。
實驗材料和方法
實驗材料
自制微電解化學催化固體顆粒以鐵、碳、多元催化劑為主要原料燒制而成[8,16]，如圖1(a)所示，其直徑10~20 mm，比重1 200 kg·m−3，比表面積32.017 m2·g−1，孔隙率46%，物理強度≥600 kg·cm−2。粗糙多孔，利于傳質及微生物附著，并且可發(fā)生原電池反應還原硝酸鹽氮。天然生物質絲瓜絡含有79.5%左右的纖維素、13.6%左右的木質素，在水中可分解產(chǎn)生多糖或單糖等小分子糖類，為微生物提供一定的營養(yǎng)。將絲瓜絡經(jīng)水洗風干后切割成50~100 mm，并于40 ℃烘干，與微電解化學催化固體顆粒組合制成如圖1(b)所示的耦合生物載體。
