反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展
反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展
反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展反硝化脱氮是一种常用的生物处理技术，可将废水中的硝酸盐还原为氮气，从而减少对环境的污染。
而反硝化脱氮过程中需添加碳源来供给细菌进行呼吸代谢，促进反硝化反应的进行。
因此，选择和优化适合的碳源，对于提高脱氮效率和节约能源具有重要意义。
本文将对反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化的研究进展进行综述。
首先，碳源的选择是影响反硝化脱氮效果的关键因素。
传统的碳源包括乙醇、丙酮、甲醇等有机物。
然而，这些碳源存在易挥发、毒性较大和高代谢产物含量等问题，限制了其在实际应用中的推广。
因此，研究者纷纷转向寻找更为适宜的新型碳源。
目前，聚合物类碳源成为了研究的热点之一。
聚合物类碳源具有分子量大、稳定性好和不易挥发等特点，能够提供持续的碳源供给。
其中，乳酸聚合物是一种常见的选择。
研究表明，乳酸聚合物作为碳源，不仅能满足反硝化菌的需求，还可以提高废水的COD浓度，减少锈藻的生长。
此外，乳酸聚合物还具有一定的浓度适应性，即使在低浓度下仍然能够较好地促进反硝化脱氮反应。
除了选择合适的碳源，优化碳源投加方式也是提高脱氮效率的关键。
过量投加碳源会导致废水中COD浓度过高，造成环境污染和能源浪费。
因此，研究者开始探索碳源投加方式的优化策略。
一种常见的方法是间歇投加碳源，即按一定时间间隔投加一定量的碳源。
研究表明，间歇投加碳源可以维持反硝化细菌的活性，减少COD浓度的波动，从而提高脱氮效率和废水处理稳定性。
此外，还有一些新颖的碳源投加方式应用于反硝化脱氮工艺，例如逐步投加碳源和渐减投加碳源等。
逐步投加碳源是指在处理过程中逐渐增加碳源浓度，以满足反硝化菌的需求。
研究表明，逐步投加碳源能够更好地促进反硝化反应的进行，提高氮去除效率。
而渐减投加碳源是指在处理过程中逐渐减少碳源浓度，可以有效避免碳源浓度过高导致的环境污染问题。
这些新颖的碳源投加方式为反硝化脱氮工艺提供了更多的选择和优化空间。
综上所述，反硝化脱氮工艺补充碳源的选择与优化是提高脱氮效率和节约能源的关键。
污水厂反硝化传统及可供替代碳源研究进展
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反硝化外加碳源种类繁多,不同碳源的价格成本、理
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反硝化脱氮补充碳源选择与研究
反硝化脱氮补充碳源选择与研究首先，碳源的选择应考虑以下几个因素：1.碳源的可生物降解性：碳源应易于被细菌分解和利用，以提供足够的能量维持细菌的生长和代谢。
2.碳源的稳定性：碳源不应在反硝化过程中产生过多的中间产物和副产物，以免对系统造成负面影响。
3.碳源的供应方式：碳源可通过持续供应或定期补给的方式提供给反硝化系统，供应方式应根据具体情况进行选择。
4.碳源的成本：碳源的选择要考虑其价格和可获得性，以保证技术的经济可行性。
常用的反硝化脱氮碳源包括有机物、乙醇和乙酸等。
有机物包括酒精、葡萄糖、乳糖、乙醇等，这些有机物可以很好地提供能量和碳源，支持细菌的生长和代谢。
乙醇和乙酸是常用的碳源，它们不仅稳定且易于操作，还能提供足够的碳源供细菌利用。
除了常规的碳源，近年来还有一些新型的碳源引起了人们的关注。
例如，废水中所含的有机废弃物和生物质资源可以通过减少废弃物和资源浪费来实现资源节约和环境保护。
微生物电化学和微生物燃料电池的发展，为利用废水中有机物产生电能和提供碳源提供了新的途径。
此外，还有一些新型碳源如双氧水、甘油和宿主特异性废物等，也在反硝化脱氮碳源研究中得到了一定的应用。
在碳源的选择研究中，需要进行相关实验来评估碳源的降解性能、对反硝化细菌的生长和代谢的影响等。
常用的实验包括测定碳源的生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）等指标，评价碳源的可降解性和降解效果。
此外，还可以通过测定反硝化效率、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度变化、氮气产量等指标来评估碳源对反硝化除氮效果的影响。
总之，反硝化脱氮补充碳源的选择和研究是反硝化除氮技术中的重要问题。
通过合理选择碳源，并进行相关实验评估其降解性能和影响效果，可以优化反硝化脱氮工艺，提高除氮效率，实现废水的高效处理和资源回收利用。
反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展
× ＳＡ ＳＦ＋ＳＡ
×ＸＨ
! " 慢速可降解
２ 有机物
ｄＣＮ ｄｔ
＝－
ＳＦ
ｑＮ－
ＳＦ
ＣＮＯ３ Байду номын сангаасｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
× ＳＦ ＳＦ＋ＳＡ
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! " ３ 内源物质
ｄＣＮ ｄｔ
＝－ ｑＮ－ ｅｎｄ×ＸＨ
ｅｎｄ
奖 硝 酸 盐 和 亚 硝 酸 盐 分 开 模 拟 的 反 硝 化 动 力 学 ［８］
４ 硝酸盐降解
在反硝化脱氮过程中能够直接被反硝化菌利用的只有可溶性易生物降解有机物如乙酸甲酸丙酸等低分子有机酸等其他大分子的有机物和不易生物降解的有机物必须先转化成低分子有机酸才能被微生物利用
净水技术 ＷＡＴＥＲ ＰＵＲ净ＩＦＩＣ水ＡＴＩＯ技Ｎ Ｔ术ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ． ２６ Ｎｏ． ６ ２００７
废水处理及回用
废水生物缺氧反硝化脱氮处理过程中， 绝大部
分有机物质能够利用硝酸盐或亚硝酸盐代替氧作为
电子受体， 进行生物氧化反应。当缺少溶解氧时， 微
生物呼吸作用电子传递链上的硝酸盐还原酶被激
活， 促使氢和电子转移给最终电子受体－ 硝酸盐［１］。
硝酸盐还原过程包括以下步骤：
ＮＯ－３→ＮＯ－２→ＮＯ→Ｎ２Ｏ→Ｎ２
（ １）
亚硝酸盐降 ５
解
ｄＣＮＯ３ ｄｔ
＝－
ｖｍａｘ，ＮＯ３
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
×ＸＨ
ｄＣＮＯ２ ｄｔ
＝ｖｍａｘ，ＮＯ３
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
×ＸＨ－
ｖｍａｘ，ＮＯ２
ＣＮＯ２ Ｋｓ，ＮＯ２＋ＣＮＯ２
×ＸＨ
参数说明：
ＣＮ—氮的浓度， ｇ Ｎ／ｍ３， ＣＮＯ３—硝酸盐氮的浓度， ｇ Ｎ／ｍ３， ＳＡ—溶解性易降解有机物的浓度， ｇ ＣＯＤ／ｍ３， ＳＦ—慢速可 降 解 有 机 物的浓度， ｇ ＣＯＤ／ｍ３，
强化反硝化脱氮湿地外加碳源研究进展
９ ２
东
化
工
２ ０ １ ７年 第 ５ 期 第４ ４卷总第 ３ ４ ３期
ＷＷＷ． ｇ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍ． ｃ ｏ ｍ
强化反硝化脱氮湿地外加碳源研 究进展
（ Ｉ ．华北 水 利水 电大 学 环 境与 市政 工程 学院 ，河南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ４ ５ ；２ ．中 国环 境 科学 ０ １ ２ ：３ ． 中国环 境科 学研 究院 水污 染控 制技 术研 究 中心 ，北京 １ ０ ０ ０ １ ２ ：４ ．中 围环 境科 学研 究 院湖泊 水污 染治 理与 生态 修复 技术 国 家工 程实 验室 ，北 京 １ ０ ０ ０ 】 ２ ：５ ．中 国环境 科学 研 究院 ，国 家环境 保护 湖泊 污染 控制 重 点实验 搴 ，北京 ｌ ０ ０ ０ ｌ ２ ）
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ｌ ２ ：５ ． Ｔ ｈ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｌ ａ ｋ ｅ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ １ ａ ｎ ｄ Ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ． Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃｈ ａ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ． Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ４ ５ ：２ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｃｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ａ ｎ ｄ Ｒｉ ｓ ｋ Ａｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ Ｉ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ｌ ０ ０ ０ ｌ ２ ：３ ．
反硝化过程外加新型碳源研究进展
反硝化过程外加新型碳源研究进展李健伟;胡晓瞳;刘勇【摘要】目前我国实际污水处理反硝化过程碳源不足,需要外加碳源以保证充分反硝化.近几年新型碳源由于成本较低,其研究发展迅速.常见的新型碳源即纤维素类碳源、工业废水和垃圾渗滤液以及一些其他物质碳源的反硝化特性总结于文中.尽管一些固体类的新型碳源对后续处理造成一定困难,部分新型碳源不适用于生活污水反硝化,但大多数新型碳源成本较低,能利用某些废弃物补充污水反硝化所需碳源,具有一定的环保效应,应用前景较为广泛.%There are insufficient carbon sources during denitrification in wastewater treatment so that external carbon source is required to ensure adequate denitrification.In recent years,new carbon source has developed rapidly due to its low cost.Characteristics of new common carbon sources included cellulose,industrial wastewater and landfill leachate,endogenous and other carbon source carbon during denitrification were summarized.Though some solid carbon sources were difficult for causing some difficulties for subsequent treatment and some did not apply to domestic wastewater,most of the new carbon sources costed low and took advantage of some wastewater to supplement carbon sources for wastewater denitrification which had some environmental effects.The new carbon sources have extensive application prospects.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】3页(P10-11,32)【关键词】环境科学;污水处理;反硝化;新型碳源【作者】李健伟;胡晓瞳;刘勇【作者单位】北京城市排水集团科技研发中心,北京 100044;北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124;北京大学人民医院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】X703.1目前，我国在污水处理反硝化的过程中普遍存在着碳源不足的问题，因此需要外加碳源进行补充。
污水反硝化过程外加碳源研究进展
为致癌 物亚硝胺 ，影响饮 用水安全“。污 水中ｃ Ｎ ／ 比及碳源
的种 类 是 影 响 污 水 脱 氮 的 重 要 因 素 ，本 文 就 污 水 反 硝 化 脱
氮过程 中碳源 的种类及脱氮效 果进 行了对比总结 。 ｌ 反硝化脱氮机理 生物反硝化是污水 中的硝 态氮和亚硝态氮在无 氧或低
（ 水库 ） 中，劣ｖ 类水质 湖 （ ９ ， 占３ ． ％ 库） 个 ４ ６ 。其 中 ，太
湖 、滇 池 水 质 总 体 均 为 劣 Ｖ ， 巢 湖 水 质 总体 为Ｖ ，总 氮 类 类 超 标 是 它 们 的 一 个 显 著 特 征 。 总 氮 包 含 硝 酸 盐 、 亚 硝 酸
盐、氨氮和有机氮等 ，含氮化合物会促进 水生生物 的大量
用外 加 碳 源提 供 反 硝 化 电 子 供 体 。 本 文 对 现 有 的 污 水 反硝 化 过 程 中外 加 碳 源 的种 类 及 脱 氮 效 果 进 行 了对 比 总 结 。 关 键 词 ：碳 源 ； 反 硝 化 ； 污 水
不同碳源及含量对反硝化脱氮效果的影响研究现状
碳 源 投 量
定 的 影 响
１ ． 乙醇 ２
马 勇 ［在 Ｓ Ｒ 反 应 器 中发 现 甲醇 、 ４ Ｂ ］ 乙醇 为 碳 源 时 污 泥 产
目前 ． 内外 对 外 碳 源 的 投 加 种 类 和投 量 进 行 了 一 系列 国 的研 究 ．发 现 不 同 外 碳 源 对 系 统 的 反 硝 化 过 程 影 响 不 同 ． 即
硝 化 速率 。混 合 Ｖ Ａ碳 源 的反 硝 化 速率 比组 成 它 的单 一 Ｆ
Ｖ Ａ 的反 硝 化 速 率 高 ． Ｆ 碳 源 的 反 硝 化 速 率 比相 应 的 醇 Ｆ ＶＡ
垃 圾 渗 滤 液 中 富含 有 高 浓 度 的 有 机 废 水 ．其 中 Ｃ ＯＤ一 般 为 １０ ０ ／ ５ ０ ｍｇ Ｌ．新 鲜 垃 圾 渗 滤 液 的 可 生 化 性 高 ． 大 约 为 ０４ ０６ 所 以 ． 垃 圾 渗 滤 液 作 为 一 种 以 废 治 废 的碳 源 具 有 ．～ ．． 以 很 大 的应 用 前 景 ． 目前 在 这 方 面 也 有 了一 定 的研 究 。
率均 为 Ｏ ： ． 尚会来 ＿ Ｓ Ｒ反应 器 中试 验发现 ． ４ ５ Ｂ ＿ 在 以乙醇为碳 源． 硝酸 盐为 电子受体 时 ． 佳 的 ＣＮ＝ ， 源缺乏 时会引 起 最 ／ ５碳
亚 硝 酸 盐 积 累 还 有 研 究 发 现 ． 甲 醇 为 碳 源 时 硝 酸 盐 氮 去 用
使 外碳源投 加量相 同 ． 理效果也 不 同。 活性污 泥法方面 ． 处 在 虽 然还没有 定量 的确 定 出最佳 可行 的碳源种类 和投加 量 ． 但
２１ ，ｏ ０．３ １ｏ． Ｎ
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净水技术
Ｖｏｌ． ２６ Ｎｏ． ６ ２００７
率可达到 ０．２２～０．２５ ｇ ＮＯ３－ Ｎ／ ｇ ＶＳＳ·ｄ， 使用 Ｃ１～Ｃ５ 混合的挥发脂肪酸在 ２０℃时作为碳源物质， 反硝化 速率可达到 ０．３６ ｇ ＮＯ３－ Ｎ／ ｇ ＶＳＳ·ｄ； 而城市生活污 水 在 １５～２７℃时 作 为 碳 源 物 质 ， 反 硝 化 速 率 只 有 ０．０７２ ｇ ＮＯ３－ Ｎ／ ｇ ＶＳＳ·ｄ； 内源代谢产物的反硝化速 率相比更低， １２～２０℃下 只 有 ０．０１７～０．０４８ ｇ ＮＯ３－ Ｎ／ ｇ ＶＳＳ·ｄ。这些可以作为设计参数帮助确定反硝化过 程中的水力停留时间。 ２ 碳源选择与优化
降解有机物。在反硝化脱氮过程中， 能够直接被反硝
化菌利用的只有可溶性易生物降解有机物， 如乙酸，
甲酸， 丙酸等低分子有机酸等， 其他大分子的有机物
和不易生物降解的有机物必须先转化成低分子有机
酸才能被微生物利用。国外文献报道的 ＣＯＤ／Ｎ 的最
佳 值 较 低 ， 范 围 在 ３．４～４［５］， 这 是 因 为 国 外 城 市 污 水
（称第三类基质）作碳源， 反硝化速率仅为 ５．４ ｍｇ／（ Ｌ·ｈ）。
－ ３８ －
表 １ 反硝化过程动力学
反硝化过程
过程速率方程
修正的 ＡＳＭ２ｄ 模型中不同种类碳源的反硝化过程［７］
! " 溶解性易降
１ 解有机物
ｄＣＮ ｄｔ
＝－
ＳＡ
ｑＮ－ ＳＡ
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
× ＳＡ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＳＡ
关键词 反硝化脱氮 反硝化速率 动力学 碳源
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ Ｃａｒ ｂｏｎ Ｓｏｕｒ ｃｅ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｄｅｎｉｔｒ ｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒ ｏｃｅｓｓ
Ｃａｉ Ｂｉｊｉｎｇ，Ｘｉｅ Ｌｉ，Ｙａｎｇ Ｄｉａｎｈａｉ， Ｚｈｏｕ Ｑｉ，Ｇｕ Ｇｕｏｗｅｉ （ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｕｓｅ， Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２， Ｃｈｉｎａ）
碳源作为电子供体， 其最优的 Ｃ／Ｎ 比值也各不相同［４］。
导致这些差异产生的原因在于单一的 ＣＯＤ 指标不
能完全表征污水内部各种复杂的组分。ＩＡＷＱ １ 号
和 ２ 号 模 型［２］将 污 水 的 总 ＣＯＤ 分 成 四 种 不 同 的 组
分： 可溶性易生物降解有机物、可溶性不易生物降解
有机物、颗粒性易生物降解有机物、颗粒性不易生物
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｉｎ ｍｏｓｔ ｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｅｗａｇｅ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｌｏｗ ａｎｄ ｎｏｔ ｅｎｏｕｇｈ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎｏｒｓ ｎｅｅｄｅｄ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｈｅｒｅｉｎ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｎｅｗ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ， ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｐｒｅ － ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ， ｎａｔｕｒａｌ ｐｌａｎｔ ｓｔａｌｋ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｒａｗ， ａｎｄ ｓｏｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｓ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｏｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｒｅｃｅｎｔｌｙ， ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｃｈｏｏｓｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．
亚硝酸盐降 ５
解
ｄＣＮＯ３ ｄｔ
＝－
ｖｍａｘ，ＮＯ３
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
×ＸＨ
ｄＣＮＯ２ ｄｔ
＝ｖｍａｘ，ＮＯ３
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
×ＸＨ－
ｖｍａｘ，ＮＯ２
ＣＮＯ２ Ｋｓ，ＮＯ２＋ＣＮＯ２
×ＸＨ
参数说明：
ＣＮ—氮的浓度， ｇ Ｎ／ｍ３， ＣＮＯ３—硝酸盐氮的浓度， ｇ Ｎ／ｍ３， ＳＡ—溶解性易降解有机物的浓度， ｇ ＣＯＤ／ｍ３， ＳＦ—慢速可 降 解 有 机 物的浓度， ｇ ＣＯＤ／ｍ３，
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ｂｉｏｌｏｇｉｃ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ
生物硝化反硝化工艺被广泛应用于城市污水脱 氮处理， 在国外也应用于受硝酸盐污染的地下水体 的修复。目前， 我国现行污水处理厂， 特别在我国南 方城市污水处理厂普遍存在脱氮碳源不足的问题， 成为制约生物脱氮效率的重要因素。需要考虑用外 加碳源以满足反硝化脱氮电子供体的要求。甲醇是 现行污水处理工艺中普遍使用的外加碳源， 但其高 成本， 高毒性以及运输困难等问题迫使研究者对外 加碳源问题进行了新的探索和尝试研究。热点多集 中在如何优化传统碳源， 如在脱氮工艺前加水解酸 化工艺， 提高原污水可生化性和利用率； 开发非传统 碳源作为反硝化脱氮工艺中可选择的碳源， 如工业
从污水生物处理的脱氮工艺来看， 有机物来源 主要分为系统碳源和外加碳源两大类。系统碳源是 指污水处理系统本身的碳源。它包括污水中的有机 碳（以 ＢＯＤ５ 计）； 已从原污水中分离出来的颗粒态慢 速降解有 机 物（初 沉 污 泥）； 活 性 污 泥 微 生 物 死 亡 或 破裂， 自溶后释放出来的可被利用的基质。如何充分 利用系统碳源是解决生物碳源需求的重要途径。外 加碳源多采用甲醇，乙醇等， 还有许多新型碳源正在 研究尝试阶段。 ２．１ 系统碳源优化
× ＳＡ ＳＦ＋ＳＡ
×ＸＨ
! " 慢速可降解
２ 有机物
ｄＣＮ ｄｔ
＝－
ＳＦ
ｑＮ－
ＳＦ
ＣＮＯ３ Ｋｓ，ＮＯ３＋ＣＮＯ３
× ＳＦ ＳＦ＋ＳＡ
×ＸＨ
! " ３ 内源物质
ｄＣＮ ｄｔ
＝－ ｑＮ－ ｅｎｄ×ＸＨ
ｅｎｄ
奖 硝 酸 盐 和 亚 硝 酸 盐 分 开 模 拟 的 反 硝 化 动 力 学 ［８］
４ 硝酸盐降解
废水生物缺氧反硝化脱氮处理过程中， 绝大部
分有机物质能够利用硝酸盐或亚硝酸盐代替氧作为
电子受体， 进行生物氧化反应。当缺少溶解氧时， 微
生物呼吸作用电子传递链上的硝酸盐还原酶被激
活， 促使氢和电子转移给最终电子受体－ 硝酸盐［１］。
硝酸盐还原过程包括以下步骤：
ＮＯ－３→ＮＯ－２→ＮＯ→Ｎ２Ｏ→Ｎ２
（ １）
的有机物含量 ＣＯＤ 在 ６００～８００ ｍｇ／Ｌ 之间， 至少也
有 ３００～４００ ｍｇ／Ｌ， 污水的可生化性好。而国内的报
道中最佳 ＣＯＤ／Ｎ 值都偏高， 在 ５～１０ 之间［６］， 主 要 原
因是反硝化可利用的碳源不足。
为了比较不同碳源对于反硝化过程的影响， 需
要深入研究反硝化动力学， 为生物反硝化脱氮提供
虑。具体动力学过程如表 １。
研究表明， 不同碳源反硝化速率差别较大［４］。利
用厌氧发酵产物（即快速可生物降解有机物， 也称第
一类基质）作反硝化碳源， 反硝化速率为 ５０ｍｇ／（ Ｌ·ｈ）；
利用不溶或复杂的可溶性有机物 （即慢速可生物降
解有机物， 也称第二类基质）作碳源， 反硝化速率为
１６ｍｇ／（ Ｌ·ｈ）， 如葡萄糖。利用微生物的内源代谢产物
生物脱氮过程中， 电子供体通常来源： （ １） 废水
中可生物降解的溶解性有机物； （ ２） 内源代谢过程中
产生的可生物降解的溶解性有机物； （ ３） 外源物质如
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反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展
Ｖｏｌ． ２６ Ｎｏ． ６ ２００７
甲醇或醋酸盐等。在实际生物脱氮工艺中， ＣＯＤ／Ｎ
ＫＳ，ＮＯ３—硝酸盐限制反应的半速率常数， 在过程 ４ 中推荐值为 ２ ｍｇ／Ｌ［９］，
ＫＳ， ＮＯ２－ 亚 硝 酸 盐 限 制 反 应 的 半 速 率 参 数 ， 在 过 程 ５ 中 推 荐 值 为 ５
ｍｇ／Ｌ ［９］。
ｑＮ－ＳＡ—溶解性易降解有机物的反硝化速率， ｇ Ｎ ／ｇＭＬＶＳＳ·ｈ， ｑＮ－ＳＦ—慢速可降解有机物的反硝化速率， ｇ Ｎ ／ｇＭＬＶＳＳ·ｈ， ｑＮ－ｅｎｄ—内源物质的反硝化速率， ｇ Ｎ ／ｇＭＬＶＳＳ·ｈ， ＸＨ－ 生物体（ 微生物） 浓度， ｇ／ｍ３ 物料 μｍａｘ— 最 大 微 生 物 生 长 速 率 ， ν — ｍａｘ，ＮＯ３ 硝酸盐最大基质利用速率， 推荐值为 ２１９ ｍｇ Ｎ ／ｇＭＬＶＳＳ· ｄａｙ［８］，
净水技术 ＷＡＴＥＲ ＰＵＲ净ＩＦＩＣ水ＡＴＩＯ技Ｎ Ｔ术ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ． ２６ Ｎｏ． ６ ２００７
废水处理及回用
反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展
蔡碧婧， 谢 丽， 杨殿海， 周 琪， 顾国维 （ 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室， 上海 ２０００９２）