電子受體及投加方式對內源反硝化及N2O的影響研究

周亦橋

(三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000)

1 引言

氧化亞氮(N2O)是一種強溫室氣體，會消耗臭氧層中的臭氧，造成全球生態環境的惡化。研究發現污水生物硝化與反硝化過程是產生N2O的主要過程[1]。因而大多科學家主要研究抑制生物脫氮過程中N2O的釋放。近期水環境研究組委會WERT(Water Environment Research Federation)報道，稱N2O同時又是一種潛在的可再生能源[2]。N2O可作為一種新型助燃劑，并在一定條件下能夠分解為N2和O2，產生的O2可以支持燃料的燃燒，并且大幅提高燃料的熱值。因此，研究高氮廢水處理過程中N2O的富集條件，實現氮能源回收具有重要意義。

在生物脫氮過程中，碳源種類、碳氮比、溶解氧等都是影響N2O釋放的重要因素。Li[3]以PHAs為反硝化過程的唯一碳源，反硝化中N2O釋放的濃度可達0.85 mg N/L，緩慢的內碳源降解速率慢，抑制了N2O的還原，從而造成內源反硝化過程中N2O釋放顯著增加。分段進水方式，是一種高效脫氮的運行模式，可以充分利用原水中的有機物作為反硝化過程的碳源，節省額外的碳源投加，實現低C/N比條件下有效脫氮[4，5]。

本研究接種已馴化好的內源反硝化污泥，通過批式試驗，探究了不同電子受體和投加方式對內源反硝化過程中N2O釋放的影響，旨在尋找N2O的富集條件與資源化利用提供理論條件。

2 材料和方法

2.1 試驗裝置及運行

試驗采用有效容積為3 L的柱形SBR反應器，采用厭氧/缺氧交替方式運行。污泥將厭氧段的COD轉化為細胞內源物，為缺氧的段脫氮過程提供碳源。單周期運行時間為8 h，其中厭氧進水5 min，厭氧攪拌180 min，厭氧沉淀15 min，厭氧出水10 min，缺氧進水5 min，缺氧攪拌240 min，缺氧沉淀15 min，缺氧出水10 min。

2.2 污泥特性和試驗用水

試驗用水為人工配水，所有藥品均為分析純，各階段進水成分如表1所示。

表1 各階段進水成分

2.3 水質分析及曝氣階段N2O 氣體檢測分析與計算

2.4 試驗方案

3 實驗結果與分析

3.1 不同電子受體對內源反硝化速率及N2O釋放的影響

圖1 不同進水濃度(a)條件下 濃度(b)變化

圖2 不同進水濃度條件下N2O釋放速率變化

圖3 不同進水濃度(a)條件下 濃度(b)變化

圖4 不同進水濃度條件下N2O釋放速率變化

3.2 投加方式對內源反硝化速率及N2O釋放的影響

4 結論

(3)在不同的進水方式下，脫氮效果與N2O的釋放量隨著投加次數的增加均降低。且N2O的釋放主要發生各分段進水的第一階段。