以甲烷为单一碳源的脱氮及硫酸盐还原_陈家辉

·1082·中国环晚科学学会学术年会论文集(2011)以甲烷为单一碳源的脱氮及硫酸盐还原陈家辉商放陈光浩(香港科技大学环境工程系香港)摘要据调查显示,中国部分地区地下水中的硝酸盐和硫酸盐平均浓度分别为91.68m叭和67.952m叭反渗透、电渗析、离子交换等物理化学脱氮法,都需要消耗较高的能量并且会产生副产物(例如高浓度盐水)一对比物理化学脱氮,生物反硝化不生成高浓度盐水,但是需要外界提供电子供体。作为一种潜在的电子供体,甲烷价格较为低廉,因此拥有较好的应用前景。本研究的目的是探讨以甲烷作为单一碳源,对硫酸盐进行还原以及对硝酸盐进行反硝化的可行性。在初期实验阶段,我们用饱和甲烷水对两个上流式厌氧污泥床中的活性污泥进行驯化,经过对进出水中的硝酸盐和硫酸根的浓度测定,结果表明脱氮效率达到14.09毗No3抑(gvss·d),而硫酸盐还原效率为l.24mgsO42一/(gVSs·d)。根据初期实验结果,在下一步试验中,将通过循环甲烷的方式提供足够的碳源给细菌,以达到提高硫酸盐还原率和加快颗粒状污泥形成的目的。关键词反硝化硫酸盐还原甲烷厌氧氧化上流式厌氧污泥床众所周知,六个月以下的婴儿接触过量的硝酸盐将导致死亡。美国环境保护局(USEPA)已经确定了自然水体中硝酸盐最大浓度(MCL)为10mgN03~N几。同时,由于硫酸盐浓度会影响景观水体的美观,国家二级饮用水规定(NSDWRs)硫酸盐最高浓度为250mg/L。而化肥的使用,污水管渗漏等问题都会造成地下水中硝酸盐和硫酸盐水平超标l1[。调查显示大同盆地上一些地区硝酸盐平均浓度为91.68mg几,而硫酸盐平均浓度为679.52mg几2[]。如今,广泛应用的脱氮技术包括反渗透,电渗析和离子交换,但它们普遍有高能耗的缺点,并且处理后会产生大量有毒有害物3[]。因此很多研究人员一直在寻找脱氮替代技术,以减少运营成本。生物脱氮技术有低能耗,不产生有毒副产品的优点,这使其成为解决上述脱氮技术缺点的潜在有效途径。然而,寻求合适的电子供体则为这一课题的难点。研究发现氢自养反硝化菌和化学自养菌都能以硫离子为电子供体进行细胞合成。厌氧条件下,化学自养菌可利用二氧化碳为碳源,但是与二氧化碳相比,甲烷是更加有害的温室气体,因此,利用甲烷为碳源更有利于环境保护。20世纪70年代研究人员己发现甲烷反硝化祸合现象4I],但只有少数研究显示在厌氧条件下