解读短程反硝化的“前世今生”

北极星环保网讯:早就想写点东西来谈一谈目下非常“火”的话题--短程反硝化，这些日子的梳理终于有些眉目了。这一回就从它的前世说起吧......

短程反硝化--英文表达即为“Partial denitrification”，与全程反硝化对应，一般情况下研究者们有两种理解：一是硝氮还原为亚硝态氮的过程，二是亚硝态氮还原为氮气的过程，原则上两者都没有错误。但我们要谈的是前者，从硝氮到亚硝态氮的短程反硝化。

1.反硝化过程亚硝态氮积累现象

关于反硝化过程中亚硝态氮积累的报道可以追溯到上个世纪7、80年代了，那时候反硝化过程中出现这种现象是“不祥”的预兆，大家研究的目的是全力避免此类现象的发生。人们总结了容易引起反硝化过程亚硝态氮积累的多种因素，如pH[1]、有机物类型[2]等。

例如，采用批次SBR反应器和初始NO₃^--N浓度为2700mg/L的人工配水，研究了pH变化（选取6.5、7.0、8.5和9）对污泥反硝化的影响。结果表明：在pH为6.5和7.0时，反硝化受到严重的抑制；在较高pH下，7.5，8.5和9.0，反硝化仍然可以进行，但NO₂^--N积累随着pH的升高而增加，在上述pH下分别达到250，500和900 mg/L。随着pH的升高，NO₃^--N比还原速率也不断增大，对于NO₂^--N来说，当无NO₃^--N共存时，其比还原速率会有所提高，而当NO₃^--N共存时，其比还原速率维持不变。NO₂^--N比还原速率在无NO₃^--N共存时的提高程度是pH升高的函数。尽管pH从7.5增加到9.0会影响NO₂^--N的积累，但三种pH下完全反硝化过程所用的时间大致相同。

短程反硝化的提出及其意义

随着厌氧氨氧化的发现，人们对亚硝态氮积累的研究达到前所未有的广度和深度。厌氧氨氧化过程所需要的氨氮通常从原水即可获得，而亚硝态氮则需要其它反应过程提供。目前看来，一般有两种途径，一种是短程硝化，另一种就是本次要提及的短程反硝化。

短程反硝化（Partial denitrification），上回已经明确了它的定义，即反硝化中硝氮被还原为亚硝态氮的过程。通过Web of Science搜索可以得出该说法最早出现在BioresourceTechnology期刊中的一篇论文。论文题目是“Performance of heterotrophic partial denitrification under feast-famine condition of electron donor: A casestudy using acetate as external carbon source”。翻译一下：电子供体充足-缺乏条件下异养短程反硝化性能研究：以乙酸盐作为外碳源的案例。该文第一作者是Gong Lingxiao，通讯作者是Peng Yongzhen。下面就简明扼要地介绍一下这篇重要的论文。

Highlight：

1)提出异养短程反硝化可以为厌氧氨氧化提供亚硝态氮。

2)易生物降解COD（RBCOD）/NO₃比值为2.5实现亚硝态氮积累率71.7%。

3)外源反硝化在RBCOD/NO₃比值低于3.5的条件下有利于实现更高的亚硝酸盐积累。

4) 在乙酸盐缺乏条件下，碱性环境（pH 9.0-9.6）限制N2O的释放。

引言：

厌氧氨氧化具有去除率高及能耗低的优势，已被认为是一种具有前景的低C/N比污水脱氮方法。然而，仍然会有10%的硝氮在此过程中产生，使得单级厌氧氨氧化工艺无法实现高效脱氮。

基于传统后置异养硝化（投加碳源以保证较高的氮氧化物去除效率）及厌氧氨氧化的种种缺陷（不足），提出的新工艺（即将厌氧氨氧化和短程反硝化联合）因具有成本低、效率高的优点而备受关注。与传统的厌氧氨氧化与反硝化结合在一个反应器的单级系统不同，两段系统不会受到严格运行条件的限制（如有机物对厌氧氨氧化有负面影响、自养与异养微生物具有不同生长率等），或许更利于实际应用的稳定性。

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