预脱氧硫型反硝化废水处理
摘要：近年来，我国一些主要流域的“三氮”存在十分普遍的超标，含有硝酸盐或亚硝酸盐的水体不仅污染环境更是危害人体的健康，废水脱氮也成为了重要的研究课题。传统深度脱氮工艺存在一些实际问题，如需外交大量碳源、处理成本高、运行不稳定等，自养反硝化有运行费用低以及污泥差率低的优势，目前逐渐成为了脱氮工艺的一个研究热点。本文总结了自养反硝化的反应机理，以及在实际应用中的优缺点，并着重介绍了硫自养反硝化。
关键词：反硝化，自养反硝化，异养反硝化，硫自养反硝化
一、文献综述
- 背景概述
近年来，许多国家的地表水和地下水被硝酸盐或亚硝酸盐污染的现象日益增多。唐克旺【1】文中提到了我国主要流域的“三氮”超标十分普遍，例如黄河、长江、松花江等重要流域均存在超标现象，造成水体富营养化。废水排放指标也增加了总氮的要求，因此，如何有效的去除废水中的“三氮”是十分重要的。
反硝化作为废水处理中去除水中氮的关键过程，一直是废水处理研究的重点。目前，大部分污水处理采用传统的异养反硝化技术和工艺。虽然脱氮效果较好，但需要添加大量的碳源，污泥产量高，这必然会增加污水的处理成本[2]。在这方面，自养反硝化由于其在操作成本和低污泥率方面的优势而逐渐成为反硝化过程中的研究热点。作为一种代表性的自养反硝化技术，硫自养反硝化技术最初是由于污水废水的解决方案最初产生的，传统的反硝化难以处理。随着技术的发展，硫自养反硝化技术的特点越来越多地得到证明。硫自养反硝化技术是指一些微生物在缺氧或厌氧条件下使用还原硫为自养反硝化提供电子的技术。该技术在脱氮过程中不需要额外的碳源或二次水污染。它逐渐被用于处理低氮含量的污染水体[3]。
- 自养反硝化
自养脱氮是基于无机碳（如CO32-和HCO3- ）作为碳源，主要是利用无机物质（如H2，S2-，S2O32-，铁，Fe2 的，NH4 等）为电子供体，将硝酸盐还原电子形成氮气，完成微生物的新陈代谢[4]。该过程不同于同时硝化和反硝化自养过程中的脱氮过程。同时硝化和反硝化适用于原水中含有高氨氮的废水。反硝化作用从NO2-开始，直接反硝化为NH4 。反应机制特别复杂[5]。目前，研究的自养反硝化过程包括氢自养反硝化，硫自养反硝化和铁基自养反硝化。由于自养反硝化不需要外部有机碳源，因此运行成本低，只会产生少量污泥，在污水深度脱氮领域具有广阔的应用前景。自养反硝化技术近年来受到了很多关注，这得益于其三大优势：（1）使用无机物质作为电子供体而没有任何残留的有机物; （2）不需要额外的有机碳源，从而降低了运营和投资成本; （3）自养细菌生长速度慢，污水生物污染风险降低。
2.1氢自养反硝化
氢自养反硝化是指一些无机营养细菌使用氢作为能源以HCO3-或CO32-作为碳源合成其自身细胞，同时将硝酸盐还原为氮气的过程。氢原料具有清洁无残留，利用率高，成本低，无需后续生物稳定处理等优点，近年来受到越来越多的研究者的关注[6]。 氢自养反硝化反应方程式见式（1）。
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