不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响_王丽丽

收稿日期:2003-09-05修回日期2003-10-15基金项目:天津市自然科学基金资助项目(项目编号0136101111)作者简介:王丽丽(1978-),女,内蒙古通辽人,研究生.不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响InfluenceofDifferentCarbonSourceandRatioofCarbonandNitrogenForWaterDenitrification王丽丽赵林谭欣闫博(天津大学环境科学与工程学院天津300072)摘要碳源及碳氮比是生物法处理氨氮废水过程中的两个重要因素。本文论述了甲醇、蔗糖、报纸等不同物质作为碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响,并对各碳源适宜的碳氮比加以总结。关键词反硝化碳源碳氮比水处理AbstractCarbonsourceandC/Nratioareimportantfactorsfordenitrification.Theobjectiveofthispaperistointroducetheinfluenceofdifferentcarbonsource,suchasmethanol、sucrose、glucoseandnewspaperetcandtheeffectofC/Nratioondenitrifica-tion,.KeywordsDenitrificationCarbonSourecC/NRatioWaterTreatment在生物反硝化系统中,反硝化菌可以利用碳源作为电子供体,NO-3和NO-2作为电子受体,将NO-3和NO-2还原成氮气,同时达到去除有机物的效果。由此可见,碳源是反硝化过程所不可少的一种物质。同时进水的C/N也是影响生物脱氮除氮效果的重要因素。本文主要对生物反硝化除氮过程中不同的碳源及其碳氮比对反硝化作用效果的影响进行论述总结。1不同碳源及其碳氮比的影响1.1碳源的分类按照碳源对反硝化速率的影响,碳源通常可以分为以下三种类型:第一类是易于生物降解的有机物(如甲醇、蔗糖、葡萄糖等);第二类为可慢速生物降解的有机物(如淀粉,蛋白质等);第三类为细胞物质,细菌会利用细胞成分进行内源反硝化。这三类碳源的反硝化速率各不相同,一般来说,在反硝化过程中,易于生物降解的有机物是最好的电子供体,不仅其反硝化速率最快,且还能够提高生物处理装置的能力和效率,使反硝化过程稳定可靠;但相对来说,细胞物质由于其生物降解比较困难,故反硝化速率是最慢的〔1、2〕。1.2不同碳源的动力学参数反硝化菌在不同的碳源下,通过不同的呼吸途径,不仅产生的能量不同,而且细胞的产率也大不相同〔3〕,即有机物质并非全部发生氧化,还要部分转化成为细胞物质。若有机物质转化成细胞的百分率越大,说明有机物的利用率越低,则对其的需求量就会越大〔4〕。反硝化菌的细胞产率与所采用的碳源的性质间的关系非常密切。在反硝化过程中应采用低生长量(即细胞产率低)的有机物质作为碳源。一般来说,单碳化合物的生长量比较低,这是因为从单碳化合物中合成细胞组分所需的能量大,这样阻力的存在就阻止了细胞的生长。表1列出了反硝化菌在20℃时的有关动力学常数〔3〕。(其中μmax为微生物的最大比生长速度;Kd为微生物内源衰减系数;而Y值是微生物理论产率,也就是指每消耗一毫克基质时,产生的相应的微生物毫克数)。由表1中数据可知,反硝化过程与所利用碳源的性质是有关的。无论是对微生物的最大比生长速度、微生物的内源衰减系数,还是对于微生物的—15—不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响王丽丽DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2004.01.006表1反硝化细菌在20℃时的有关动力学常数μmax(d-1)Y(mgvss/mgN)(mgvss/mgBOD)Kd(d-1)反硝化菌0.3～0.90.9～5.07.92(CH3OH)0.4～0.90.664(CH3OH)0.6～0.80.4～0.50.18(CH3OH)0.04～0.080.048理论产率而言,甲醇都是其中最理想的碳源。同时外加碳源不仅能够促进人工细菌的脱氮作用,还能够提高细菌的脱氮能力〔5〕。1.3不同碳源的反硝化效果不同的有机物在作为碳源时,若采用不同浓度的氮源,则其处理效果是不一样的。表2列出了不同碳源在不同浓度氮源下对反硝化过程的影响。表2不同碳源在不同浓度氮源下对反硝化的影响碳源进水NO-3-N浓度反硝化率甲醇1.92-3.84kgNO-3--N/(m3·d-1)95.7%～100%[6]乙醇240-1300mgNO3-N/1day1.0-1.54kgNO3/(m3·d-1)88%～92%[7]90%～95%[8]糖类物质400mgNO-3/L500mgNO-3-N/(L·d-1)80%[7]85～96%[9]纤维素100mgNO-3/L22