硫自养反硝化技术的研究起源于20世纪70年代

硫自养反硝化是什么？

硫化钠自养反硝化技术(Na2S)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)单质硫(S等待还原态硫源为电子供体， CO32-、HCO3-、CO2.作为无机碳源，在缺氧环境中NO3--N还原为N一种新型的自养反硝化技术。

硫自养反硝化技术的研究起源于20世纪70年代。与其他自养反硝化技术相比，被用作电子供体的硫化物价格便宜，受水质影响小，易于使用。因此，硫自养反硝化技术一直被视为低处理C/N污水是替代传统异养反硝化工艺的工艺之一。而且由于硫自养反硝化过程中包含了S的氧化和N的还原过程，因此在废物资源化利用方面也有相当大的潜力！

目前，硫自养反硝化主要用于深度脱氮领域。一些污水处理厂采用硫自养反硝化过滤器，取代了传统的异养反硝化过滤器！

二、硫自养反硝化中硫形态的分类

硫离子（S2-）含有S2-废水对环境危害很大。污水中的S2-会腐蚀管道，降低管道的使用寿命，在输送过程中水解H2S气体在散发气味的同时也有一定的毒性。利用S2-硫自养反硝化硫源可同时去除，可达到废物处理效果，反应方程如下。NO3- 0.70S2- 0.997H 0.131CO2→0.70SO42- 0.50N2 0.406H2O 0.026C5H7O2N硫代硫酸钠

Na2S2O3.电子供应商具有溶解度高、传质好、成本低等优点pH影响小，被大量研究证明是有效的硫源Na2S2O3为硫源的反硝化方程式如下所示。

0.844S2O32- NO3- 0.347CO2 0.086HCO3- 0.0086NH4 0.434H2O→1.689SO42- 0.500N2 0.086C5H7O2N 0.697H

硫铁矿

硫铁矿物在地壳中含量丰富，在我国储量大，含量高Fe还可以为微生物提供电子元素，具有参与自养反硝化的潜力。如下所示。0.364FeS2 0.116CO2 NO3- 0.82H2O 0.023NH 4→0.5N2 0.729SO42- 0.364Fe(OH)3 0.023C5H7O2N 0.480H

硫单质

S0无毒、稳定、几乎不溶于水。与液体硫源相比，操作更方便。它不仅可以继续为硫自养反硝化过程提供电子，还可以为微生物的附着提供载体。它是研究人员关心的硫源之一。反应方程如下。

NO3- 1.1S 0.4CO2 0.76H2O 0.08NH4 →0.5N2 1.1SO42- 1.28H 0.08C5H7O2N

三、硫自养反硝化影响因素

1、硫氮比（S/N）

硫自养反硝化与传统异养反硝化具有相同的脱氮路径]C/N类似，初始S/N对反应也起着非常重要的作用。S/N过低容易导致反应不完全，S/N过高不仅会导致成本增加，还会使硝酸盐异化成铵。Wang研究指出了硫自养反硝化过程的过程S/N为5:3；Cai等也研究得出和Wang等相似的结果，S/N为5:2。也有其他研究人员也有提出S/N为1.3.更好的观点，但这都是基于S2-为电子供体得出的结论，对其他种类电子供体的S/N研究较少。

2、温度

温度是硫自养反硝化过程中的一个重要环境因素，对细菌的生长和反硝化速率有明显影响。车轩等研究提出，脱氮硫杆菌适宜的生长温度为29.5 ℃，适宜的反硝化温度为32.8 ℃；张晓晨等试验发现温度为30 ℃~35 ℃硝酸盐去除率；Donovan指出28年脱氮硫杆菌 ℃~32 ℃范围内活性好；20年牛建敏筛选出的菌种.0 ℃~35.0 ℃效果更好。可以看出，硫自养反硝化的适宜温度是30 ℃左右。

3、pH

硫自养反硝化反应多为产酸反应，反应过程中pH变化较大，适合微生物pH区间较小，pH变化会对系统的脱氮效率产生很大影响。车轩等研究发现脱氮硫杆菌适合生长pH为6.8~7.李天欣等发现S/石灰石滤柱在pH=7.0时系统TN去除率，Liu等待研究发现pH小于6.7时，系统的比反硝化率将迅速下降。因此，硫自养反硝化是合适的pH值约为7.0。

四、硫自养反硝化的优缺点

优点

1、无需添加碳源，节省碳源消耗；2、填料本身消耗，无需更换，直接添加；3、无碳源渗透问题，防止出水COD升高！

缺点

1.生物膜容易堵塞填料，降低脱氮效率，需要频繁反洗；2.出水硫酸盐含量增加；3.填料成本高，一次性投资大！

五、硫自养反硝化工艺控制难点

1.在高负荷条件下，出水不可避免地会出现大量的水SO42-硫酸盐还原菌（SRB）存在时释放H2S气体不仅会引起排水管道的腐蚀，还会引起二次污染。

2、利用硫化物作为电子供应商的自养反硝化过程，系统中的微生物可能受到硫化物毒性的抑制，导致处理效率低，处理能力下降。因此，污泥驯化在启动期间非常重要，需要不断提高微生物对硫化物毒性的耐受性，以确保系统的稳定运行。

3.低温会抑制反硝化菌系统的脱氮性能，从而降低脱氮率。为提高低温条件下硫自养反硝化系统的脱氮性能，可从电子供体(硫源)和异常反硝化过程两个方面入手。硫代硫酸盐作为一种可溶性硫，比疏水性单质硫更容易被硫氧化菌利用。硫代硫酸盐在室温下作为电子供体时，硝氮的还原率为单质硫 10倍。硫自养反硝化混合体系含有一定量的异养反硝化细菌，具有生长快、短期内容易形成大量微生物的优点，可能对低温表现出更好的抗性。因此，在低温条件下，使用硫代硫酸盐或有机物作为电子供体可以提高反硝化系统的脱氮能力。

参考资料：

1.硫自养反硝化滤池处理城市二级出水研究；CSDN社区，m0_70257075的博客

2.总氮去除除：硫自养反硝化工艺

3.零碳源投加技术每年节省1000万！真相是什么？

来源：环保工程师

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