天然水体氮自净过程及硝化所需溶解氧源试验验证

第23卷第5期2007年9月水资源保护WATERRESOURCESPROTECTIONVol.23No.5Sep.2007基金项目:北京市可持续水与废物循环利用技术/学术创新团队0项目(BJE10016200611)作者简介:郝晓地(1960)),男,山西柳林人,教授,博士,主要从事污水处理数学模拟技术及可持续环境生物技术方面的研究。E-mail:haoxiaodi@bucea.edu.cn天然水体氮自净过程及硝化所需溶解氧源试验验证郝晓地,陈新华,魏丽(北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044)摘要:通过试验验证了天然水体中确实存在氮的自然净化过程和同步硝化/反硝化途径。在氮与有机物浓度较低时,遮光阻断藻类光合作用试验表明,大气复氧足以使试验水质条件下的氮和有机物完全氧化。然而,有机物过早消耗对硝化后产生的硝酸氮再行反硝化作用不利。反硝化反应彻底进行可以通过外加碳源方式实现。COD初始浓度较高会引起异养菌对氧的大量消耗,使本来数量就处于劣势的硝化细菌的硝化反应受阻。关键词:水体氮自净;同步硝化/反硝化;藻类光合作用;大气复氧;氨氮;硝酸氮中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1004O6933(2007)05O0011O04Experimentalverificationsofself-purificationofnitrogenanddissolvedoxygensourcesfornitrificationinnaturalwaterHAOXiao-di,CHENXin-hua,WEILi(TheR&DCentreforSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)Abstract:Sel-fpurificationprocessesofnitrogenandsimultaneousnitrificationanddenitrification(SND)innaturalwaterweresimulatedbyexperiment.Underlowconcentrationsofnitrogenandorganicmatter,anexperimentindarkenvironmentwithoutphotosynthesisdemonstratedthatoxygenfromatmosphericreaerationwasabundantfortheoxidationofnitrogenandorganicmatters.However,remainedorganicmatterwasnotenoughforthedenitrificationofnitrogennitrate.Completedenitrificationcouldberealizedbyaddingexternalorganicmatters.ThehighinitialCODconcentrationwouldcauseheterotrophicbacteriatoconsumemoreoxygen,whichmadethenitrificationofthenitrobacterialessinquantitymoredifficult.Keywords:sel-fpurificationofnitrogen;SND;algaephotosynthesis;atmosphericreaeration;ammonianitrogen;nitrogennitrate天然水体具有一定的自净容量,排入水体的某种污染物在数量上只要不超过该物质在水体中的本底含量或水体的环境容量,水体在物理、化学和生物过程的共同作用下可以逐渐恢复其原有水质,此即水体的自净作用。例如,当有机污染物排入河流后,水体的溶解氧存在着先降低到最小值而后又增加的趋势,形成所谓的/氧垂曲线0。在此过程中,有机污染物质的浓度会逐渐减小至水体正常值,这便是有机物水体自净的实际过程。众所周知,氮、磷等植物性营养物质是诱发水体富营养化的重要因子。天然水体是否也存在氮的自然净化作用呢?从理论上看,在有氧条件下水体中的氨氮经微生物作用发生氧化还原反应而转化为亚硝酸氮和硝酸氮,即所谓的硝化作用。然而,硝化改变的只是氮的形式,而总氮量却不会减少。显然,仅仅靠硝化反应不能实现水体氮自净作用。如果在水体中能同时发生反硝化作用,水体氮自净便可以成为现实。但有关水体氮自净的文献报道较少,相关深入研究也不多见。在有限的文献中,Patrick等[1]在研究近似于天然水体的稳定塘工艺时发现,在稳定塘中能够实现同步硝化/