生物炭对硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水的影响

来源：环境工程技术学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：苑振华, 刘光明, 陈启斌, 王朝旭

摘要：为探究生物炭对硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水的影响及微生物机理，分别构建硫磺+石灰石（CW-C）与硫磺+石灰石+杏仁壳生物炭（CW-B）垂直潜流人工湿地，测定不同水力停留时间（HRT）下出水COD、TN、\mathrmNO_3^- -N、\mathrmNO_2^- -N、\mathrmNH_4^+ -N、\mathrmSO_4^2- 和溶解氧浓度，利用高通量测序技术分析微生物群落结构，并用PICRUSt软件预测氮、硫循环功能基因相对丰度。结果表明，HRT=4 h时，CW-C和CW-B的TN平均去除率分别较其他HRT高6.18%~21.14%和5.63%~15.92%，且CW-B的\mathrmNO_3^- -N去除率（均值96.66%）显著高于CW-C（95.50%，P<0.01）。生物炭在人工湿地中营造了更低的溶解氧环境，使硫自养反硝化微生物的主要菌门Bacteroidota和Chloroflexi以及主要菌属Chlorobium、Geothrix、norank_f_PHOS-HE36和Thiothrix相对丰度增加，同时使异养反硝化微生物的主要菌门Actinobacteriota和Firmicutes以及主要菌属norank_f_Caldilineaceae、unclassified_f_Rhodocyclaceae和Denitratisoma相对丰度增加；另外，生物炭使人工湿地硫酸盐同化还原过程功能基因（sat、cysH和sir）相对丰度升高。生物炭使硫自养反硝化人工湿地中异养反硝化占比升高，更利于\mathrmNO_3^- -N去除，同时促进硫酸盐同化还原过程，减少副产物\mathrmSO_4^2- 产生。本研究阐明了生物炭在硫自养反硝化人工湿地深度净化污水厂尾水中的角色，可为水资源再生循环利用提供理论依据。

关键词：生物炭, 硫自养反硝化, 人工湿地, 污水厂尾水, 微生物群落