脱氮处理过程亚硝酸盐累积的原因研究
1、概述
反硝化是生物脱氮的有效方法。亚硝酸盐氮（NO2―-N）作为反硝化过程的中间产物，其积累不但对生物和人体健康产生严重威胁，而且会对反硝化菌产生毒害作用，使反硝化过程受到严重抑制，进而对常规生物水处理工艺的正常运行造成破坏。另外，在常规脱氮工艺中，积累有大量NO2―-N的废水离开缺氧反应器后会在后序的好氧反应器中重新被氧化为硝酸盐氮（NO3―-N），使得脱氮时需氧量增大，不但造成处理效果下降，而且浪费了能源。影响NO2―-N积累的因素有很多，如微生物种群结构、碳氮比（C/N）、碳源类型以及温度、pH值、NO3―-N浓度、溶解氧等环境因素。
2、亚硝酸盐积累的影响因素
2.1 温度
温度对反硝化处理工艺具有一定的影响。对于反硝化作用来说，最适宜的运行温度是20－40℃。温度对反硝化过程中的NO2―-N积累也有一定的影响。在适宜温度时，NO2―-N的积累程度稍低。原因可能是相对于硝酸盐还原酶，亚硝酸盐还原酶对温度更为敏感，一旦温度不适宜，则其受到的抑制作用要大于硝酸盐还原酶，进而造成NO2―-N的积累。
2.2 溶解氧
反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌，它需要在缺氧条件下生活，这是因为溶解氧会抑制细菌中还原硝酸盐的酶系统的合成并抑制硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性，而亚硝酸盐还原酶受到溶解氧的抑制作用要大于硝酸盐还原酶，所以当溶解氧存在时，会发生NO2―-N的积累。而且溶解氧可以充当电子受体，从而竞争性地阻碍了NO3―-N的还原。为了保持系统中良好的反硝化作用，在实际运行中一般控制溶解氧在0.5 mg/Ｌ以下。
2.3碳源类型
碳源在反硝化过程中主要用于产能、细胞合成和脱氧。碳源的性质和数量对反硝化速率和反硝化中间产物有重要的影响。例如，黄明祝在研究缺氧条件下的吡啶、吲哚和喹啉的降解情况和废水急性毒性削减情况时发现，在吲哚降解过程中NO2―-N的积累量很小，但喹啉和吡啶则有大量积累。
2.4pH值
改变反硝化基质的pH值也会对NO2―-N的积累产生影响。Ferrari Thomas E等得出结论，当pH值处于4.5—7.0时，NO2―-N积累量与pH值成反比。一般认为，随着pH值的升高，NO3―-N在反硝化过程中的积累量越来越少。
2.5NO3―-N浓度
NO3―-N与NO2―-N对二者共同的电子供体（碳源）的竞争是造成NO2―-N积累的原因之一，也是其影响因素之一。另外，当NO3―-N还原速率大于NO2―-N还原速率时也会造成亚硝酸盐积累，其根本原因是硝酸盐还原酶与亚硝酸盐还原酶活性之间的差别。
2.6C/N比
在反硝化工艺的设计与运行中，C/N比是一个重要参数。如果 C/N比偏高，则氮源不足，有机物去除率低；C/N比偏低，则碳源不足，反硝化的效率较低，将造成出水中NO2―-N积累。NO3―-N与NO2―-N对碳源的竞争以及溶解氧对NO2―-N积累的影响都与C/N比不足有关。原因为NO3―-N与NO2―-N争夺有限的碳源，而NO3―-N的竞争能力比较强。
2.7微生物种群组成
Focht等提出活性污泥系统中存在着两种异化反硝化菌：（1）硝酸盐呼吸菌，只能将硝酸盐氮还原到亚硝酸盐氮；（2）真正的反硝化菌，可以将NO3―-N和NO2―-N同时还原到氧化亚氮或氮气。Drysdale等则进行了进一步的研究，他们根据缺氧条件下微生物对NO3―-N和NO2―-N的还原能力，将强化生物除磷系统活性污泥中的异养微生物分为了五类（表1）。因此，微生物功能群在生物处理系统中的比例不同及其反硝化能力不同会使得NO2―-N的还原速率与NO3―-N的还原速率之间存在差异，进而会引起不同程度的NO2―-N积累。
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3、展望
NO2―-N是反硝化过程中的主要中间产物，控制反硝化过程中的一些参数条件或环境因素可以降低或增大NO2―-N的积累程度。本文分析了反硝化过程中可能引起NO2―-N积累的影响因素，研究中间产物的积累的产生机理及影响因素有助于我们更加深入地了解缺氧反硝化过程，为废水的缺氧生物处理提供理论依据。在分析了中间产物积累的现象和原因后，可进一步探讨反硝化中间产物积累的动力学方程及求取相应的动力学参数，对有效控制中间产物的积累、维持的途径进行更深入的研究和探讨，对参与反应的微生物特性进行更全面的了解，对反应机理进行更深入的研究，以使这一技术得到更好的发展、完善和提高。
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