1.4分析項(xiàng)目及方法

COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定；亞硝酸鹽采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法測(cè)定；硝酸鹽采用紫外分光光度法測(cè)定；MLSS、MLVSS采用重量法測(cè)定；溶解性N2O利用丹麥Unisense微電極測(cè)定，測(cè)定前進(jìn)行校準(zhǔn)。N2O氣體的采集：批式試驗(yàn)產(chǎn)生的N2O氣體用氮?dú)膺M(jìn)行吹脫，使用50 mL注射器在反應(yīng)器上部集氣區(qū)采集氣體樣品，用氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。氣體分析與計(jì)算：利用PE600氣相色譜儀對(duì)樣品中的N2O濃度進(jìn)行分析。N2O的釋放速率和釋放量參考Kong等、Kimochi等的方法進(jìn)行計(jì)算。

2結(jié)果與討論

2.1酸性進(jìn)水條件下NO2-型反硝化的運(yùn)行特性

課題組前期馴化得到適應(yīng)酸性條件（pH=5.5）的NO2-型反硝化活性污泥，接種后再次降低進(jìn)水pH至5.0并使其穩(wěn)定，研究酸性條件下NO2-型反硝化的運(yùn)行特性，并在80 d時(shí)分析了SBR反應(yīng)器典型周期內(nèi)C、N轉(zhuǎn)化及N2O釋放特性，結(jié)果如圖1所示。由圖1（a）可以看出，NO2-型反硝化在酸性條件下運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)初始pH為5.0時(shí)，出水NO2--N濃度為0~0.8 mg/L，其去除率大于99%；出水COD為33~51 mg/L，其去除率為86.1%~90.9%。經(jīng)計(jì)算，去除的C/N在1.98~2.60之間。由圖1（b）可以看出，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO2-和COD均隨時(shí)間的增加呈降低趨勢(shì)。經(jīng)計(jì)算，NO2-的還原速率為10.88 mg/（gMLVSS·h），消耗的C/N為2.28。N2O的釋放主要發(fā)生在前90 min，最大釋放速率為58.27μg/（gMLVSS·min），有7.17%的NO2-轉(zhuǎn)化為N2O，釋放速率隨時(shí)間呈先升后降的趨勢(shì)。

2.2 pH對(duì)NO2-型反硝化及N2O轉(zhuǎn)化特性的影響

pH對(duì)C、N轉(zhuǎn)化及N2O釋放速率的影響如圖2所示?？梢钥闯?，在不同pH條件下，NO2-和COD濃度均隨時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，但反硝化速率不同。當(dāng)pH為7.0時(shí)，60 min內(nèi)完成了NO2-的還原，但N2O的釋放主要發(fā)生在前30 min。隨著pH由5.8降至5.0，出水NO2-濃度呈升高趨勢(shì)。當(dāng)pH為5.0時(shí)，NO2-去除率僅為43.3%。不同pH條件下，N2O釋放呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。

當(dāng)pH分別為7.0、6.5時(shí)，N2O的釋放速率隨時(shí)間呈先升高后降低的趨勢(shì)，且主要發(fā)生在反應(yīng)前期，分別在第10、25分鐘達(dá)到釋放速率峰值。當(dāng)pH為6.0時(shí)，N2O釋放速率呈先升后降的趨勢(shì)，在20~100 min保持較高的釋放速率并出現(xiàn)了4個(gè)較明顯的釋放速率峰值。當(dāng)pH≤5.8時(shí)，N2O釋放速率隨時(shí)間增加呈先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。從圖3可知，酸性條件對(duì)NO2-還原速率及N2O釋放量與轉(zhuǎn)化率的影響顯著。經(jīng)計(jì)算，隨著pH的降低，NO2-還原速率明顯下降，pH為7.0時(shí)NO2-還原速率是pH為6.5的2.3倍。當(dāng)pH降至5.0時(shí)，還原速率僅為7.0時(shí)的11.67%，表明酸性環(huán)境對(duì)反硝化具有抑制作用。

由圖3可知，隨著pH的降低，N2O轉(zhuǎn)化率和釋放量均呈先升高后降低的趨勢(shì)，N2O轉(zhuǎn)化率在pH為5.8時(shí)達(dá)到最大，為26.26%；當(dāng)pH降至5.0時(shí)，N2O轉(zhuǎn)化率降至5.78%。呈現(xiàn)這種規(guī)律的原因可能是，以NO2-為電子受體時(shí)，較低的pH對(duì)系統(tǒng)中NIR、NOR、NOS的活性產(chǎn)生了不同程度的影響。

彭永臻等的研究表明，pH對(duì)于以NO2-為電子受體的反硝化過(guò)程影響顯著，除pH本身外，產(chǎn)生的FNA也會(huì)影響C、N的轉(zhuǎn)化特性。由圖3還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH由7.0降至5.0時(shí)，NO2-還原速率大幅降低，表明在酸性條件下NIR活性受到抑制，且pH越低抑制程度越嚴(yán)重。同時(shí)，酸性條件下NO2-的積累產(chǎn)生了較高濃度的FNA，然而N2O的釋放量和轉(zhuǎn)化率并未隨著pH的降低呈單向升高的趨勢(shì)，因此pH低于5.8時(shí)，很可能是pH及FNA對(duì)NOR的抑制更嚴(yán)重，導(dǎo)致N2O凈產(chǎn)量下降。有研究報(bào)道，在以NO2-為電子受體時(shí)，F(xiàn)NA是N2O還原酶的主要抑制劑。因此，分析相同pH、不同F(xiàn)NA濃度條件下NO2-還原及N2O釋放特征有助于探明FNA對(duì)NO2-型反硝化的影響。