镧改性生物炭-混合菌-缓释氧剂协同体系同步去除水中多形态氮的性能与机理

　　

为了实现水体中氨氮（NH₄^⁺-N）、硝态氮（NO₃^⁻-N）和亚硝态氮（NO₂^⁻-N）的同步去除，以花生壳为原料制备了镧改性生物炭（La-BC），并将其与硝化和好氧反硝化混合菌液及CaO₂缓释氧剂联用。通过批次实验确定了最佳条件，并系统研究了协同体系对三种形态氮同步去除的效果及机理。结果表明：在La:BC质量比为1:2、La-BC投加量为1.5 g/100 mL、混合菌液体积比为1:2且投加量为4 mL/100 mL、缓释氧剂投加量为2粒/100 mL的条件下，体系对NH₄^⁺-N、NO₃^⁻-N和NO₂^⁻-N的去除率分别为90.8%、86.5%和83.2%，显著优于单一及双因素组合体系。该体系的表观去除过程符合准二级动力学模型（R²=0.991~0.998）和Langmuir等温模型（R²=0.971~0.982）。SEM、FTIR与XPS结果表明，镧物种所带正电荷以及保留的含氧官能团形成双电性吸附位点；同时，缓释氧剂将体系DO维持在6.5~8.0 mg/L，生物炭孔隙为菌群提供附着载体，共同为硝化与好氧反硝化创造了适宜微环境。物理化学吸附、生物转化与缓释供氧相结合，实现了多形态氮的高效同步去除。

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