不用碳源的硫自养反硝化到底是个啥

2/2不用碳源的硫自养反硝化，到底是个啥？

硫自养反硝化技术是以硫化钠(Na2S)

、和硫代硫酸钠(Na2S2O3)

单质硫(S0)等还原态硫源为电子供体，CO32-、HCO3-、CO2作为无机碳源，在缺氧环境下将NO3--N还原为N2的一种新型的自养反硝化技术。硫自养反硝化技术的研究最早源于20世纪的70年代，与其他自养反硝化技术相比，被作为电子供体的还原态的硫化物廉价易得、受水质影响小、且易于被利用。因此，硫自养反硝化技术一直以来就被看做是在处理低C/N污水时用来替代传统异养反硝化工艺的最佳工艺之一。并且由于硫自养反硝化过程中包含了S的氧化和N的还原过程，因此，在废物资源化利用方面也有着相当大的潜力！目前，硫自养反硝化多应用于深度脱氮领域，有些污水处理厂的深度脱氮工艺采用了硫自养反硝化滤池，替代了传统的异养反硝化滤池！2、硫自养反硝化中硫形态的分类硫离子（S2-）含有S2-的废水对环境有着较大的危害。污水中的S2-会对管道产生腐蚀，减少管道寿命，在输送过程中水解还会产生H2S气体，散发臭味的同时还具有一定的毒性。利用S2-做为硫自养反硝化的硫源可以将二者同时去除，可以达到以废治废的效果，反应方程式如下所示。NO3-+0.70S2-+0.997H++0.131CO2→0.70SO42-+0.50N2+0.406H2O+0.026C5H7O2N硫代硫酸钠Na2S2O3为电子供体具有溶解度高、传质好、成本低等优点，且对系统的pH影响较小，被大量研究证明是效果最好的硫源，以Na2S2O3为硫源的反硝化方程式如下所示。0.844S2O32-+NO3-+0.347CO2+0.086HCO3-+0.0086NH4++0.434H2O→1.689SO42-+0.500N2+0.086C5H7O2N+0.697H+硫铁矿硫铁矿物在地壳中有丰富的含量，在我国储量较大，其所含有的Fe和S元素也能为微生物提供电子，具备参与自养反硝化的潜力。其反应式如下所示。0.364FeS2+0.116CO2+NO3-+0.82H2O+0.023NH+4→0.5N2+0.729SO42-+0.364Fe(OH)3+0.023C5H7O2N+0.480H+硫单质S0无毒、稳定、几乎不溶于水，与液态硫源相比，更方便操作，不仅能为硫自养反硝化过程持续提供电子，还可以为微生物的附着提供载体，是目前研究者最为关注的硫源之一。其反应方程式如下所示。NO3-+1.1S+0.4CO2+0.76H2O+0.08NH4+→0.5N2+1.1SO42-+1.28H++0.08C5H7O2N3、硫自养反硝化影响因素1、硫氮比（S/N）硫自养反硝化与传统的异养反硝化具有相同的脱氮路径]，与C/N比类似，初始的S/N对反应也起着十分重要的作用。S/N过低容易导致反应不完全，S/N过高不仅会导致成本的增加，还有使硝酸盐异化还原成铵的可能。Wang等研究指出硫自养反硝化过程的最佳S/N为5:3；Cai等也研究得出了与Wang等相似的结果，最佳S/N为5:2。也有其他研究人员也有提出S/N为1.3时较好的观点，但这都是以S2-为电子供体得出的结论，对其他种类电子供体的最佳S/N研究较少。2、温度温度对于硫自养反硝化过程是一个重要的环境因素，对细菌的生长和反硝化的速率有明显的影响。车轩等研究提出脱氮硫杆菌最适的生长温度为29.5℃，最适的反硝化温度为32.8℃；张晓晨等试验发现温度在30℃~35℃条件下有最高的硝酸盐去除率；Donovan等指出脱氮硫杆菌在28℃~32℃范围内活性较好；牛建敏等筛选出的菌种在20.0℃~35.0℃范围内有较好的效果。由此可知，硫自养反硝化的最适温度在30℃左右。3、pH硫自养反硝化反应多为产酸反应，反应过程中pH变化较大，而微生物的适宜pH区间较小，pH的变化会对系统的脱氮效率产生较大的影响。车轩等研究发现脱氮硫杆菌生长的最适pH为6.8~7.0，李天昕等发现S/石灰石滤柱在pH=7.0时系统有最大的TN去除率，Liu等研究发现在pH小于6.7时，系统的比反硝化速率会快速下降。因此，硫自养反硝化的最适pH值约为7.0。4、硫自养反硝化的优缺点优点1、无需投加碳源，节省了碳源的消耗；2、填料自身消耗，无需更换，直接投加；3、无碳源穿透的问题，防止出水COD升高！缺点1、填料板结堵塞问题，生物膜容易堵塞填料，使脱氮效率下降，需要频繁反洗；2、出水硫酸盐含量增加；3、填料成本较高，一次性投入大！5、硫自养反硝化的工艺控制难点1、负荷较高的条件下出水中不可避免地存在大量SO42-，在硫酸盐还原菌（SRB）存在时会释放H2S气体，不仅造成排水管道的腐蚀，其恶臭、毒性还将带来二次污染问题。2、利用硫化物为电子供体的自养反硝化工艺，系统中的微生物可能受到硫化物的毒性抑制作用，导致处理效率不高，处理能力下降。因此，启动期的污泥驯化非常重要，需要不断提高微生物对于硫化物毒性的耐受能力，才能保障系统的稳定运行。3、低温会抑制反硝化菌系统的脱氮性能，进而导致脱氮速率降低。为了提升低温条件下硫自养反硝化系统的脱氮性能，可以从电子供体（硫源）和异样反硝化过程两方面着手。硫代硫酸盐作为一种可溶性硫