不同碳源对生物反硝化的影响_徐亚同

15卷2期环境科学不同碳源对生物反硝化的影响徐亚同(华东师范大学环境科学系,上海200062)摘典在悬浮污泥系统中,当pH、温度适宜,碳源无限制并采用单一类碳源时,反硝化速率和耗碳速率动力学呈零级反应。混合挥发性脂肪酸碳源的反硝化速率比组成它的单一脂肪酸的反硝化速率高。挥发性脂肪酸中,乙酸的反硝化速率最高。挥发酸的反硝化速率比相应的醇类为高。本文还讨论了降低反硝化系统碳源消耗、减少处理成本的方法。关锐词生物反硝化,悬浮污泥,碳源,反硝化速率,耗碳速率。工业生产过程中排放的含氮废水,农业上施用的氮肥随雨水冲淋入江河,生活污水排入受纳水体的数量逐年增长,对水体的污染越来越严重。生物反硝化是在缺氧的条件下,反硝化菌可利用硝酸盐作为电子受体进行无氧呼吸,氧化有机物,No矛被转化成对人体无害的分子氮气,在处理成本上也是经济的,因而得到重视和广泛的应用lj[。反应方程:SC(有机C)+ZHZo+4No矛eZNZ十4OH一+5C02反硝化需要碳源以用于产能、细胞合成和脱氧。生物脱氮中使用得最多的碳源是甲醇和乙醇2[一7〕。乙酸作碳源时反硝化速率最高8[,“〕。这些碳源的缺点是成本过高,目前大家都在纷纷寻找含有机碳的工业废水作为替代物。据ePort等l0[〕报道,在污泥两相厌氧消化器的水解产酸相中,消化污泥上清液(DSs)含有大量的挥发性脂肪酸(vFA),其含量(按TOC计)可占Ds中Toc的34/。本试验考察了vFA、醇类、DSS碳源对生物反硝化的影响。反应器充氮气以保持厌氧。采用机械搅拌以免污泥发生沉积并使污泥与基质充分混合。反应器装置示意图见图1。声控侧仪抢巴旦匹恒退水浴竺竺」图1NO,一NIj试验装置示意图i材料和方法1.1反应器试验在实验室规模的完全混合反应器中进行。反应器有效容积为5L。通过pH控制仪投加Hcl或NaoH来调节pH,以恒温水浴控制温度。1.2基质反硝化的碳源先后采用甲醇、乙醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、混合挥发性脂肪酸(vFA)以及消化污泥上清液(Ds)。vFA中甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸的比例为1:6:5:4,2(按Toc理论值)。这一比例与DSs中vFA的比例相同。DSs取自两相污泥厌氧消化器的产酸相。氮源用NaNO:。磷素营养用KZHoP`,按p/c=l/100的比例投加。基质均以自来水配制,以提供微生物必须的微量元素。1.3分析方法(1)总悬浮固体(T55)和挥发性悬浮固体1993年7月23日收到修改稿DOI:10.13227/j.hjkx.1994.02.007环境科学15卷2期605040302010(闷/的uJ)之l”0之ǎ健烟已àZ。臼O之四咧170160卿140即120口、.日)01(VSs)污泥样品在105℃烘干24h,称重得Ts。然后将样品置于50℃灼烧h2。两者差值即为VSS。(2)总有机碳(Toc)样品经高速离心(18000r/min)和过滤(0.22协m)后,用ToC仪(BEcKMAN91SB)测定液相溶液中的Toc。(3)氮成分的测定硝酸盐浓度用镐还原法测定。亚硝酸盐浓度用硫酸亚铁法测定。1.4半连续试验半连续指进水由恒流泵连续投加,而出水用人工方式每天排放1次。假定反应器有效容积SL,污泥泥龄d5,则每天进水的总量为1L并以恒流泵投加,每天定时抽出1L污泥混合液作为出水和排放的剩余污泥。根据试验要求用各种碳源对污泥进行驯化。1.5批式试验在批式试验中,基质在试验开始时一次性投加。污泥取自半连续系统培养物。加入待测的碳源、NaNO:和磷素营养并维持恒定的温度、pH。从0点开始定时采样直至样品中硝酸盐浓度趋于恒定。每次采样后立即在样品中滴加浓硫酸(98%),以中止反硝化反应(每10ml样品加1滴HZso;)。将样品低温离心(1800:/min)和过滤(0.22协m),测定上清液的No了一N、No牙一N、Toc以及污泥的TS和vss。根据每天、每单位vs去除的NO矛一N量来计算污泥的反硝化速率。当No矛浓度下降速率明显降低时,只取曲线的第一部分(直线部分)来计算反硝化速率。当No子出现时,可用No于去除的速率减去NO牙产生的速率来计算总的反硝化速率。污泥的耗c速率测定方法与此相同,其可用每天、每单位vs耗用的C量(按ToC值)来计算。在测定污泥的内源反硝化速率时,除了投加N、P基质外,不加任何C源。试验时为了避免残存C源的影响,污泥必须先作洗涤。方法如下:取待测污泥离心(5000r/min),弃去上清液,加入等量0.03mol/L、4℃、pH7.5的磷酸盐缓冲液,充分搅拌5一10min,离心,重复上述操作2次。2结果和讨论以vFA为c源,利用批式试验,测定了碳源受限制和碳源无限制条件下的反硝化速率,结果见图2及图3。0.511.5时间(h)图2碳源无限制条件下的批式反硝化试验T=20.6℃