好氧反硝化脱氮气态中间产物的研究分析

好氧反硝化脱氮气态中间产物的研究分析柯国华。等好氧反硝化脱氮气态中问产物的研究分析柯国华，汪苹，杨志(北京工商大学化学与环境工程学院，北京100037)摘要：对好氧反硝化处理硝氮废水产生的中间气态产物进行了研究。结果发现系统的好氧反硝化会产生一定量的中间气态产@N0、N20，但逸出量相对较少，在进水c0D，N=10B{。N0逸出0．43mg。占总脱氮量的0．17％。N0逸出9．17mg。占总脱氮!itN3．55％；进水COD／N=201~j，N0逸出0．23mg，占总脱氮量的0．05％，N20)(J0．78mg，占总脱氮量的0．17％。同时发现碳源是影响好氧反硝化进程的主要因素。关键词：好氧反硝化；气态中间产物；NO；N．中图分类号：X830．2文献标识码：A文章编号：1003-6504(2006)07—0045-03随着废水脱氮技术的不断发展，好氧反硝化处理技术也被频繁提及。目前尽管关于好氧反硝化菌是怎样同时利用NON(或NO产N)和O呼吸的微生物学代谢机制没有得到一致的答案，但是NO3--N(或NO2--N)的还原途径现在基本得到公认，如下式：N0(g)N20．(g)NofNoNoN20N其中：Nat、Nir、Nor、Nos分别为硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶、氧化亚氮还原酶。从上式可以看出当反应不彻底时气态中间产物NO、N0有可能从系统中逃逸出来。NO是有害气体，会引起光化学烟雾；NO对人体具有毒性，NO主要经过呼吸道进人人体，通过一系列作用后使人体产生痉挛和麻痹．】1。NO则是著名的温室气体，其全球变暖潜势(GWP)是CO的320倍[21。MarshallSpector在其研究的传统反硝化过程中N2O最大逸出量达到总氮去除的50％～80％嘲。。反硝化过程中NO、N20的逸出与否及其量的多少主要取决于反硝化过程是否能够顺利地按照式(1)进行，而这可能取决于Nor、Nas还原酶的活性与系统的运行条件、环境因素等。系列脱氮反应均为得电子的还原过程，低COD／N会因碳源不足，导致中间气态产物的大量逸出[41；Otte[5~等认为是这几种还原酶竞争电子的能力，低COD／N代表电子供体的相对不足，Nor、Nos等竞争力较弱的还原酶(其中Nos最弱)活性就会受抑制；同时也有研究表明越高的DO会产生越多的NO、NO逸出[61，普遍的观点是DO的存在会对产生Nor、Nos酶产生抑制；然而也有相反的观点，高基金项目：国家高科技研究发展计划‘’1划资助项I~(2002AA649030)；北京市教委科技发展项目(KM200410011007)作者简介：柯国华(1967一)，男，硕士，研究方向为水污染控制工程，(手机)13641000083(电子信箱)kegh8176@yahoo．tom．cn。DO能抑制N0的排放[7-81。本实验采用以硝酸盐为底物的好氧反硝化系统，全程跟踪系统在不同COD／N下气态中间产物逸出量的情况，通过对实验结果的分析研究，找出好氧反硝化过程中气态中间产物(如NO、NO等)的逸出规律，同时研究COD／N对好氧反硝化气态中间产物逸出量的影响。1实验材料和方法1．1实验材料(1)菌种：实验所用菌种为本实验室自行驯化菌种。，(2)模拟废水：实验所用废水为人工模拟配制的废水，其水质情况见表1。表1模拟含氮废水的组成以N兀素计有机碳源用玉米水：COD=6000～12000mg／L。1．2实验方法实验运行方式类似于序批式活性污泥法(SBR)，采用有机玻璃制圆柱形密闭反应器，通过人工手动，根据实验需要对进水、曝气、沉淀、排水进行控制；整个实验过程在室温下进行；以压缩空气为曝气的气源，用流量计控制曝气量，空气通过反应器下部的曝气钛板向反应器鼓入细微均匀气泡；用电动搅拌器提高混合程度。根据实验需要实时检测混合液中的DO，pH，NO3-_N，NO2-_N，COD，SV，SVI，MLSS等。进水COD／N=10，具体操作条件为：进水NON=112mg／L，DO=I．1~6．1mg／L，pH=7．0，MLSS约3500mg／L，运行7h，气温10℃。进水COD／N=20时的具体操作条件为：进·45·维普资讯http://www.cqvip.com，|：砣尉数求第29卷第7期2006年7月水N()3--N=l12mg／L，DO=1．0-4．5mg／L，pH：7．0，MLSS约3700mg／L，运行7h，气温l2℃。在开始lh内，每隔30min取样一次，以后每60min取样一次，计算中以相邻两次取样的时间间隔为一个时间段进行，即0—30为第一个时间段，30—60为第二个时间段，依此类推。2结果与讨论2．1水质指标随时间的变化情况实验周期内，各项水质指标随时间的变化情况见图l。7O·6O詈50越403O腻2O100t／mlnt／mlnA