同步硝化反硝化過程中N2O釋放特征及其機理研究.pdf

1、同步硝化反硝化（SND）過程由于能耗低、處理效果好等優(yōu)點，得到越來越多的關注。然而，同步硝化反硝化脫氮處理過程中有大量氧化亞氮(N2O)的釋放，會加劇溫室效應、破壞臭氧層以及促進酸雨的形成。因此，積極地研究同步硝化反硝化過程脫氮機理和N2O釋放特征對于實現(xiàn)N2O的減量排放具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 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)中實現(xiàn)了同步硝化反硝化，通過與傳統(tǒng)順序式硝化反硝化(SQND)過程對比，評價

2、了SND過程污染物的去除效果，同時跟蹤監(jiān)測反應器中污染物遷移轉化過程，系統(tǒng)研究了SND過程N2O的釋放規(guī)律和釋放特征;明確了SND過程N2O的主要釋放途徑，并對與N2O釋放相關的微生物種群結構進行分析，解析了SND過程N2O釋放的主要微生物種群;評價了進水中不同磷負荷和微量金屬離子對SND過程脫氮除磷效果和N2O釋放特征的影響，并對其影響機制進行了分析。取得主要研究結論如下:
　　 (1) SND過程可大大地提高污水總氮去除能力

3、，但同時也刺激了N2O的產(chǎn)生。通過對SND和SQND過程污染物去除效果、遷移轉化過程和N2O釋放特征進行分析，發(fā)現(xiàn)SND過程N2O釋放量約為SQND過程的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性，OUR比溶解氧濃度更能反應出N2O的釋放趨勢。低C/N比下，SND反應器中部分反硝化菌會利用胞內儲存的有機物質作為碳源進行反硝化，引起反硝化酶之間對電子供體的競爭，造成N2O的積累和大量釋放。

4、r>　　 (2)氨氧化菌(AOB)的反硝化反應是SND過程N2O釋放的主要途徑，SND反應器N2O的產(chǎn)生主要是源于N.europaea和Nitrosomonas-like種的氨氧化菌。通過采用化學抑制方法，對SND過程不同途徑N2O的產(chǎn)生能力進行評估，并利用分子生物學技術分析與N2O釋放相關的微生物群落結構，發(fā)現(xiàn)AOB的反硝化過程N2O產(chǎn)量為異養(yǎng)反硝化的二倍多。與SQND過程相比，SND過程低溶解氧條件對氨氧化菌群落結構的影響比較顯著

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

6、。N2O釋放量的降低主要是由于異養(yǎng)反硝化過程N2O釋放量的減少導致的。與低進水磷負荷條件下相比，高磷負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電子供體的競爭。高磷負荷下聚磷菌的富集也有利于降低N2O的釋放。
　　 (4)通過向反應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，投加Cu2+能有效的提高總氮的去除率，同時降低N2O的釋放量;Fe3+的投加極大的提高了總磷的去除，同