利用SBR反應(yīng)器，通過投加乙醇控制COD/N為0、1.5、3、4.5,調(diào)節(jié)pH值分別在6、7、8,反硝化初始投加NO-N為30mg/L,考察了缺氧條件下COD/N與pH值對(duì)短程硝化反硝化過程中N2O產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：低COD/N可以造成N2O持續(xù)較高的逸出，N2O最大產(chǎn)生量為2.35mg/L;低pH值條件下增加了N2O的積累，pH值在6時(shí)的N2O積累量是pH在7、8時(shí)的800倍；高COD/N和高pH值下的N2O產(chǎn)生速率最小，而當(dāng)pH=6,COD/N=0時(shí)，N2O產(chǎn)生速率最大，為2.35×10-3mgN/（mgMLSS·L·h）。其原因是：N2O還原酶爭(zhēng)奪電子的能力較弱，充足的電子供體有利于N2O的還原；低pH值可影響微生物的代謝，且在H+存在時(shí)產(chǎn)生的游離亞硝酸（HNO2）對(duì)N2O還原酶具有抑制作用。充足的碳源和堿性條件，是降低短程硝化反硝化過程中N2O產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。

N2O是一種強(qiáng)力溫室氣體，其溫室效應(yīng)大約是CO2的300倍，在大氣層中存留時(shí)間為114a.N2O的釋放量每年正以0.3%的趨勢(shì)增長(zhǎng)，對(duì)全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)已經(jīng)增至5%——6%.污水生物脫氮過程是N2O的潛在人為源之一。隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化的日益嚴(yán)重，污水廠需要達(dá)到脫氮要求，將增加N2O的釋放量，因此，污水脫氮處理過程中，也要控制N2O的釋放。

在污水生物脫氮技術(shù)中，反硝化過程是氮循環(huán)中的關(guān)鍵步驟。完整的反硝化過程是在異養(yǎng)型微生物的作用下，在缺氧條件下，把NO3-依次經(jīng)過NO2-,NO,N2O還原為N2的過程。在此過程中，NO3-還原酶（Nar）、NO2-還原酶（Nir）、NO還原酶（Nor）、N2O還原酶（Nos）參與其中，每種酶的缺失均會(huì)影響相應(yīng)基質(zhì)的還原，即導(dǎo)致這種基質(zhì)在污水中的積累。短程硝化反硝化是污水生物脫氮的新技術(shù)，其脫氮原理是將污水中NH4+經(jīng)AOB的作用氧化為NO2-,不再繼續(xù)將NO2-氧化為NO3-,然后以NO2-作為電子受體進(jìn)行反硝化。與傳統(tǒng)全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有以下優(yōu)點(diǎn)：硝化過程節(jié)約25%的O2消耗；反硝化過程節(jié)約40%的外加碳源（以甲醇計(jì)）。但是，已有研究認(rèn)為，不同電子受體（NO3-、NO2-）作為反硝化基質(zhì)，其在反硝化過程中N2O產(chǎn)生量不同：Zhao等考察了不同鹽度沖擊下NO-,NO-32分別作為電子受體時(shí)N2O的產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)在碳源受限時(shí)，NO2-作為電子受體N2O的產(chǎn)生率更高；王莎莎等比較了NO3-,NO2-作為電子受體時(shí)N2O產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)亞硝態(tài)氮反硝化時(shí)產(chǎn)生N2O的量是硝態(tài)氮反硝化時(shí)的9.12倍。因此，對(duì)以NO2-為電子受體的短程硝化反硝化過程中N2O控逸具有重要意義。

作為電子供體，碳源是影響反硝化過程中N2O產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，而在污水廠實(shí)際運(yùn)行中，普遍存在反硝化碳源不足的情形。pH值是污水廠實(shí)際運(yùn)行中的實(shí)時(shí)控制因素，pH值不僅能改變微生物代謝途徑，還會(huì)對(duì)反硝化過程中某些物質(zhì)（HNO2等）的存在及濃度產(chǎn)生影響。作為反硝化過程中兩個(gè)可調(diào)因素，考察COD/N,pH值對(duì)反硝化N2O產(chǎn)量共同影響具有實(shí)際意義。本實(shí)驗(yàn)采用SBR反應(yīng)器，以實(shí)際生活污水為對(duì)象，首次研究了不同COD/N與pH值對(duì)短程反硝化過程中N2O產(chǎn)生量的協(xié)同影響，為短程硝化反硝化運(yùn)行中N2O的減量，提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)用污泥、水質(zhì)、控制參數(shù)

實(shí)驗(yàn)污泥取自12L的SBR反應(yīng)器。此SBR反應(yīng)器進(jìn)水為北京某高校家屬區(qū)生活污水，采用傳統(tǒng)進(jìn)水~好氧~缺氧~靜沉~排水的運(yùn)行方式。經(jīng)過3個(gè)月270周期的連續(xù)培養(yǎng)，NO2-積累率達(dá)97%,成功實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定短程硝化。出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N均在1mg/L以下。污泥取出后先曝氣12h,然后用去離子水反復(fù)清洗，沉淀濃縮后待用。

實(shí)驗(yàn)用水為該反應(yīng)器反硝化結(jié)束出水，出水NH4+-N、NO2--N、NO3--N均在1mg/L以下。出水取出后，充分曝氣12h,此時(shí)COD約為30mg/L,均為難降解有機(jī)物。批次實(shí)驗(yàn)反應(yīng)初始投加NO2--N為30mg/L,根據(jù)此NO2--N投加量按COD/N0、1.5、3、4.5算得乙醇投加量。pH值控制在6、7、8,為典型的污水處理過程中pH值的變化范圍，采用0.1mol/L的鹽酸溶液和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)分3個(gè)批次，1個(gè)批次分別采用1個(gè)pH值梯度，4個(gè)COD/N梯度。實(shí)驗(yàn)溫度為即時(shí)室溫：25℃。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置及運(yùn)行

實(shí)驗(yàn)用批次反應(yīng)器如圖1所示。此反應(yīng)器有效容積3L,反應(yīng)開始先加0.6L濃縮后的污泥，然后加入2.4L的經(jīng)處理過的出水，此時(shí)將泥水混合液（污泥濃度為2000mg/L）調(diào)到批次實(shí)驗(yàn)所需pH值，再依次加入30mg/L的NO2--N、無水乙醇，實(shí)驗(yàn)開始運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間為4h.整個(gè)反應(yīng)過程為缺氧運(yùn)行，DO含量均在0.05mg/L以下。

圖1批次實(shí)驗(yàn)SBR裝置

1.3測(cè)試方法

試驗(yàn)中COD、NO2--N的測(cè)定均采用標(biāo)準(zhǔn)方法。pH值、DO、N2O使用UNISENSE（Picoammeter PA2000,檢測(cè)下限0.01μmol/L）測(cè)定儀在線測(cè)定。首先進(jìn)行電極的極化。提前個(gè)12小時(shí)，打開微電極主機(jī)，插上電極，將極化電壓調(diào)到開始，過夜極化，將室內(nèi)溫度控制在25度。使用尖端直徑為50微米的pH和N2O微電極（UNISENSE）放入準(zhǔn)備好的含有氧化亞氮飽和液的溶液0.1ml、0.2ml、0.5ml、以及2ml的N2O飽和水溶液加入到較量瓶中，放入電極，待信號(hào)穩(wěn)定后測(cè)定，獲取N2O的標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用微電極測(cè)定反應(yīng)器中產(chǎn)生的溶解態(tài)氧化亞氮的濃度。