3討論

Letey等研究認為，在缺氧條件下，Nos的合成滯后于Nar,在反硝化過程的初期，由于污水中Nos的缺乏，反硝化過程中產(chǎn)生的N2O不能及時被還原為N2,從而導致N2O的積累。與此研究類似，在本實驗中，無論碳源是否充足，在反硝化初始階段，均有N2O的積累，這表明，在以NO2-為電子受體的反硝化過程的初始階段，Nos的合成可能同樣滯后于Nir.此外，反硝化初始時刻較高的NO2-濃度可能對Nos具有毒性，使得產(chǎn)生的N2O無法迅速被還原成N2.

本研究表明，較高的COD/N有利于N2O的還原，當碳源不足，微生物利用內碳源進行反硝化時，系統(tǒng)出現(xiàn)了持續(xù)的N2O積累。Schalk-otte等的研究也表明，在反硝化階段，各種還原酶對電子的競爭能力不同，其中以Nos的電子競爭能力最弱，當NO2-存在且積累時，多種還原酶之間存在電子競爭，Nos對電子的親和力較弱，從而在系統(tǒng)內發(fā)生N2O積累。本實驗中，外加碳源為0時，在限制性電子供體的條件下，出現(xiàn)了較多的N2O的持續(xù)累積，表明Nos電子競爭能力較弱。當有外加碳源時，系統(tǒng)內的N2O產(chǎn)量隨著外加碳源增加而下降（圖2）。與本研究結果類似，Meyer等對同步脫氮除磷系統(tǒng)的研究表明，在較低的COD/N下有著較高的N2O產(chǎn)量，當COD/N較低時，反硝化細菌利用PHA作為電子供體進行反硝化，即使有少量NO2-,也會導致N2O的積累。Itokawa等利用SBR考察了低COD/N下N2O的產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)COD/N在2.4和3.5時，進水中20%——30%的氮被轉化為N2O,當COD/N較高時，只有1%的氮轉化為N2O.Pan等則認為，無論碳源是否充足均會發(fā)生電子競爭，電子在4種氮素還原酶的分布主要受碳源負荷的影響，較低的碳源負荷會降低電子在Nos上的分布，當流向Nir的電子比流向Nos多時就會造成N2O的累積。

pH值是反硝化過程中一個重要的影響因素。本實驗中，在碳源一定的情況下，當pH值在7、8時有少量的N2O積累，而當pH值為6時，N2O出現(xiàn)大量積累，積累量是pH值在7、8時的800倍（圖5）。Marina等研究發(fā)現(xiàn)，當pH<6.8時，反硝化過程中產(chǎn)生N2O,pH=5、6時，N2O產(chǎn)量最多。Hanaki等的研究也表明，pH值由8.5降至6.5時，系統(tǒng)反硝化過程N2O產(chǎn)量增加，其原因可能是低pH值有利于以N2O為終產(chǎn)物的菌種生長，也可能是低pH值改變了反硝化的代謝途徑，導致N2O積累。Zhou等則認為在低pH值、NO2-積累時形成的HNO2會對Nos產(chǎn)生抑制作用是造成N2O積累的原因，并揭示了HNO2對N2O還原的抑制濃度為0.0007——0.001mg/L.本實驗中，當pH=6時，HNO2（25℃）濃度最高為0.067mg/L,已有足夠濃度對Nos發(fā)生抑制。圖7所示，當pH＜7時，N2O的產(chǎn)生速率隨pH值的變化比隨COD/N的變化更大，即在酸性條件下，不論碳源是否充足，N2O均有相對較大的產(chǎn)生速率，而在pH=6時，NO2--N降解速率的下降幅度并不大（圖6）。這表明，Nos還原酶在酸性條件下的活性比Nir更低，Pan等的研究也有類似結果。

由圖6可知，在COD/N和pH值的設定范圍內，增加COD/N而不提高pH值或者提高pH值而不增加COD/N均能提高NO2--N的還原速率，但同時增加COD/N和提高pH值時，將能更加顯著地提高NO2--N的還原速率。圖7表明，分別增加COD/N和提高pH值均能降低N2O的產(chǎn)生速率，但是同時提高COD/N與pH值更能有效減小N2O的產(chǎn)生速率，這是因為增加COD/N會使Nos得到更多的電子用于N2O的還原，而提高pH值則能減少HNO2對Nos抑制作用。

Sommer等指出，冬季時，污水處理廠中反硝化段溶解在污水中N2O濃度較高，這些N2O會在曝氣段被吹脫出去。污水生物脫氮反硝化過程是pH不斷升高的過程（長期監(jiān)測數(shù)據(jù)約在6.3——8.5之間），如果把反硝化過程始終控制在堿性條件，并提供適宜的碳源，將會極大的減少N2O的排放量。

4結論

4.1碳源是影響短程脫氮反硝化過程N2O產(chǎn)生的重要因素。N2O的釋放隨著COD/N的增加而降低。Nos在碳源匱乏時對電子的競爭處于不利地位是反硝化過程中N2O積累的主要原因。

4.2 pH值也是N2O產(chǎn)生的影響因素，pH<7時，N2O產(chǎn)生量較大且產(chǎn)生速率變化較快，pH值在7、8時，N2O積累量較小。在低pH值下，Nos較Nir有著較小的活性。

4.3在酸性條件下，不論是碳源缺少還是相對充足，N2O均有較高的產(chǎn)生速率。提供充足的碳源和堿性條件，是減少短程脫氮反硝化過程中N2O排放的有效途徑。