脫氮處理過程亞硝酸鹽累積的原因研究
1、概述
反硝化是生物脫氮的有效方法。亞硝酸鹽氮（NO2―-N）作為反硝化過程的中間產物，其積累不但對生物和人體健康產生嚴重威脅，而且會對反硝化菌產生毒害作用，使反硝化過程受到嚴重抑制，進而對常規生物水處理工藝的正常運行造成破壞。另外，在常規脫氮工藝中，積累有大量NO2―-N的廢水離開缺氧反應器后會在后序的好氧反應器中重新被氧化為硝酸鹽氮（NO3―-N），使得脫氮時需氧量增大，不但造成處理效果下降，而且浪費了能源。影響NO2―-N積累的因素有很多，如微生物種群結構、碳氮比（C/N）、碳源類型以及溫度、pH值、NO3―-N濃度、溶解氧等環境因素。
2、亞硝酸鹽積累的影響因素
2.1 溫度
溫度對反硝化處理工藝具有一定的影響。對于反硝化作用來說，最適宜的運行溫度是20－40℃。溫度對反硝化過程中的NO2―-N積累也有一定的影響。在適宜溫度時，NO2―-N的積累程度稍低。原因可能是相對于硝酸鹽還原酶，亞硝酸鹽還原酶對溫度更為敏感，一旦溫度不適宜，則其受到的抑制作用要大于硝酸鹽還原酶，進而造成NO2―-N的積累。
2.2 溶解氧
反硝化菌屬于異養型兼性厭氧菌，它需要在缺氧條件下生活，這是因為溶解氧會抑制細菌中還原硝酸鹽的酶系統的合成并抑制硝酸鹽還原酶和亞硝酸鹽還原酶的活性，而亞硝酸鹽還原酶受到溶解氧的抑制作用要大于硝酸鹽還原酶，所以當溶解氧存在時，會發生NO2―-N的積累。而且溶解氧可以充當電子受體，從而競爭性地阻礙了NO3―-N的還原。為了保持系統中良好的反硝化作用，在實際運行中一般控制溶解氧在0.5 mg/Ｌ以下。
2.3碳源類型
碳源在反硝化過程中主要用于產能、細胞合成和脫氧。碳源的性質和數量對反硝化速率和反硝化中間產物有重要的影響。例如，黃明祝在研究缺氧條件下的吡啶、吲哚和喹啉的降解情況和廢水急性毒性削減情況時發現，在吲哚降解過程中NO2―-N的積累量很小，但喹啉和吡啶則有大量積累。
2.4pH值
改變反硝化基質的pH值也會對NO2―-N的積累產生影響。Ferrari Thomas E等得出結論，當pH值處于4.5—7.0時，NO2―-N積累量與pH值成反比。一般認為，隨著pH值的升高，NO3―-N在反硝化過程中的積累量越來越少。
2.5NO3―-N濃度
NO3―-N與NO2―-N對二者共同的電子供體（碳源）的競爭是造成NO2―-N積累的原因之一，也是其影響因素之一。另外，當NO3―-N還原速率大于NO2―-N還原速率時也會造成亞硝酸鹽積累，其根本原因是硝酸鹽還原酶與亞硝酸鹽還原酶活性之間的差別。
2.6C/N比
在反硝化工藝的設計與運行中，C/N比是一個重要參數。如果 C/N比偏高，則氮源不足，有機物去除率低；C/N比偏低，則碳源不足，反硝化的效率較低，將造成出水中NO2―-N積累。NO3―-N與NO2―-N對碳源的競爭以及溶解氧對NO2―-N積累的影響都與C/N比不足有關。原因為NO3―-N與NO2―-N爭奪有限的碳源，而NO3―-N的競爭能力比較強。
2.7微生物種群組成
Focht等提出活性污泥系統中存在著兩種異化反硝化菌：（1）硝酸鹽呼吸菌，只能將硝酸鹽氮還原到亞硝酸鹽氮；（2）真正的反硝化菌，可以將NO3―-N和NO2―-N同時還原到氧化亞氮或氮氣。Drysdale等則進行了進一步的研究，他們根據缺氧條件下微生物對NO3―-N和NO2―-N的還原能力，將強化生物除磷系統活性污泥中的異養微生物分為了五類（表1）。因此，微生物功能群在生物處理系統中的比例不同及其反硝化能力不同會使得NO2―-N的還原速率與NO3―-N的還原速率之間存在差異，進而會引起不同程度的NO2―-N積累。
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3、展望
NO2―-N是反硝化過程中的主要中間產物，控制反硝化過程中的一些參數條件或環境因素可以降低或增大NO2―-N的積累程度。本文分析了反硝化過程中可能引起NO2―-N積累的影響因素，研究中間產物的積累的產生機理及影響因素有助于我們更加深入地了解缺氧反硝化過程，為廢水的缺氧生物處理提供理論依據。在分析了中間產物積累的現象和原因后，可進一步探討反硝化中間產物積累的動力學方程及求取相應的動力學參數，對有效控制中間產物的積累、維持的途徑進行更深入的研究和探討，對參與反應的微生物特性進行更全面的了解，對反應機理進行更深入的研究，以使這一技術得到更好的發展、完善和提高。
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