同步硝化反硝化過(guò)程中N2O釋放特征及其機(jī)理研究.pdf

1、同步硝化反硝化（SND）過(guò)程由于能耗低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越多的關(guān)注。然而，同步硝化反硝化脫氮處理過(guò)程中有大量氧化亞氮(N2O)的釋放，會(huì)加劇溫室效應(yīng)、破壞臭氧層以及促進(jìn)酸雨的形成。因此，積極地研究同步硝化反硝化過(guò)程脫氮機(jī)理和N2O釋放特征對(duì)于實(shí)現(xiàn)N2O的減量排放具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本論文以溶解氧為控制參數(shù)，在缺氧-好氧SBR生物脫氮系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了同步硝化反硝化，通過(guò)與傳統(tǒng)順序式硝化反硝化(SQND)過(guò)程對(duì)比，評(píng)價(jià)

2、了SND過(guò)程污染物的去除效果，同時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)反應(yīng)器中污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，系統(tǒng)研究了SND過(guò)程N(yùn)2O的釋放規(guī)律和釋放特征;明確了SND過(guò)程N(yùn)2O的主要釋放途徑，并對(duì)與N2O釋放相關(guān)的微生物種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，解析了SND過(guò)程N(yùn)2O釋放的主要微生物種群;評(píng)價(jià)了進(jìn)水中不同磷負(fù)荷和微量金屬離子對(duì)SND過(guò)程脫氮除磷效果和N2O釋放特征的影響，并對(duì)其影響機(jī)制進(jìn)行了分析。取得主要研究結(jié)論如下:
　　 (1) SND過(guò)程可大大地提高污水總氮去除能力

3、，但同時(shí)也刺激了N2O的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)SND和SQND過(guò)程污染物去除效果、遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和N2O釋放特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SND過(guò)程N(yùn)2O釋放量約為SQND過(guò)程的4倍多，且主要發(fā)生在曝氣階段。N2O的釋放與微生物氧利用率(OUR)之間有著很大的相關(guān)性，OUR比溶解氧濃度更能反應(yīng)出N2O的釋放趨勢(shì)。低C/N比下，SND反應(yīng)器中部分反硝化菌會(huì)利用胞內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)物質(zhì)作為碳源進(jìn)行反硝化，引起反硝化酶之間對(duì)電子供體的競(jìng)爭(zhēng)，造成N2O的積累和大量釋放。

4、r>　　 (2)氨氧化菌(AOB)的反硝化反應(yīng)是SND過(guò)程N(yùn)2O釋放的主要途徑，SND反應(yīng)器N2O的產(chǎn)生主要是源于N.europaea和Nitrosomonas-like種的氨氧化菌。通過(guò)采用化學(xué)抑制方法，對(duì)SND過(guò)程不同途徑N2O的產(chǎn)生能力進(jìn)行評(píng)估，并利用分子生物學(xué)技術(shù)分析與N2O釋放相關(guān)的微生物群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)AOB的反硝化過(guò)程N(yùn)2O產(chǎn)量為異養(yǎng)反硝化的二倍多。與SQND過(guò)程相比，SND過(guò)程低溶解氧條件對(duì)氨氧化菌群落結(jié)構(gòu)的影響比較顯著

5、。低氧條件下，一些能夠進(jìn)行反硝化反應(yīng)的氨氧化菌（如N.europaea和Nitrosomonas-like種）在SND反應(yīng)器中得到富集，因此AOB的反硝化過(guò)程比較顯著。低溶解氧條件對(duì)反硝化菌群落結(jié)構(gòu)影響不大。
　　 (3)與中低負(fù)荷相比，高進(jìn)水磷負(fù)荷下，TN和TP的去除率得到了顯著提高，同時(shí)N2O的釋放量也逐漸降低。通過(guò)分析不同磷負(fù)荷下污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和N2O釋放過(guò)程，發(fā)現(xiàn)高進(jìn)水磷負(fù)荷下，N2O釋放量比低負(fù)荷下減少了24.1％

6、。N2O釋放量的降低主要是由于異養(yǎng)反硝化過(guò)程N(yùn)2O釋放量的減少導(dǎo)致的。與低進(jìn)水磷負(fù)荷條件下相比，高磷負(fù)荷條件能合成更多的聚-β-羥丁酸(PHB)，從而有利于緩解反硝化酶之間對(duì)電子供體的競(jìng)爭(zhēng)。高磷負(fù)荷下聚磷菌的富集也有利于降低N2O的釋放。
　　 (4)通過(guò)向反應(yīng)器中投加不同濃度的金屬離子(Cu2+和Fe3+)，發(fā)現(xiàn)低濃度范圍內(nèi)，投加Cu2+能有效的提高總氮的去除率，同時(shí)降低N2O的釋放量;Fe3+的投加極大的提高了總磷的去除，同