Effects of ZnO Nanoparticles on Wastewater Biological Nitrogen and Phosphorus Removal

化学 聚磷酸盐 环境化学 流出物 磷酸盐 废水 强化生物除磷 缺氧水域 氮气 无机化学 核化学 活性污泥 环境工程 生物化学 有机化学 工程类
作者
Xiong Zheng,Rui Wu,Yinguang Chen
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:45 (7): 2826-2832 被引量:399
标识
DOI:10.1021/es2000744
摘要

With the increasing utilization of nanomaterials, zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) have been reported to induce adverse effects on human health and aquatic organisms. However, the potential impacts of ZnO NPs on wastewater nitrogen and phosphorus removal with an activated sludge process are unknown. In this paper, short-term exposure experiments were conducted to determine whether ZnO NPs caused adverse impacts on biological nitrogen and phosphorus removal in the unacclimated anaerobic-low dissolved oxygen sequencing batch reactor. Compared with the absence of ZnO NPs, the presence of 10 and 50 mg/L of ZnO NPs decreased total nitrogen removal efficiencies from 81.5% to 75.6% and 70.8%, respectively. The corresponding effluent phosphorus concentrations increased from nondetectable to 10.3 and 16.5 mg/L, respectively, which were higher than the influent phosphorus (9.8 mg/L), suggesting that higher concentration of ZnO NPs induced the loss of normal phosphorus removal. It was found that the inhibition of nitrogen and phosphorus removal induced by higher concentrations of ZnO NPs was due to the release of zinc ions from ZnO NPs dissolution and increase of reactive oxygen species (ROS) production, which caused inhibitory effect on polyphosphate-accumulating organisms and decreased nitrate reductase, exopolyphosphatase, and polyphosphate kinase activities.
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