不用碳源的硫自养反硝化 到底是个啥?

中国城市污水处理概念厂——宜兴城市污水资源概念厂的深度脱氮单元，采用“珊氮自养”发展而来 “自养反硝化脱氮滤池，TN出水≤3mg/L，碳源每年可减少840吨。那么什么是不需要碳源的硫自养反硝化呢？

一、硫自养反硝化是什么？

硫化钠(Na2)是硫化钠(Na2)的自养反硝化技术S)、还原态硫源，如硫代硫酸钠(Na2S2O3)单质硫(S0)为电子供体， CO32-、HCO3-、一种新型的自养反硝化技术，CO2作为无机碳源，在缺氧环境下将NO3-N还原为N2。

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认为是处理低C/N污水时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-的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。水解还会在运输过程中产生H2S气体，同时散发出异味，具有一定的毒性。S2-作为硫自养反硝化硫源，可同时去除，达到废物处理的效果。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是一种电子供应商，具有溶解度高、传质好、成本低等优点，对系统pH影响小。它被大量研究证明是有效的硫源。以Na2S2O3为硫源的反硝化方程如下。

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，在我国储量较大，其中所含的FE和S元素也能为微生物提供电子，具有参与自养反硝化的潜力。其反应如下所示。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]，类似于C/N，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，还会使硝酸盐异化还原成铵。Wang等研究指出，硫自养反硝化过程的S/N为5:3；Cai等也得出了与Wang相似的结果，S/N为5:2。其他研究人员也提出了S/N为1.3时的更好观点，但这是S2-作为电子供体的结论，对其他类型的电子供体的S/N研究较少。

2、温度

硫自养反硝化过程中的温度是一个重要的环境因素，对细菌的生长和反硝化速率有明显的影响。车轩等研究提出，脱氮硫杆菌的生长温度为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 在℃条件下，硝酸盐去除率；Donovan指出28年脱氮硫杆菌 ℃~32 ℃内活性好；牛建敏等筛选出的菌种为20.0 ℃~35.0 ℃范围内效果较好。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，微生物适宜pH范围较小，pH变化对系统脱氮效率影响较大。车轩等研究发现，适合脱氮硫杆菌生长的pH为6.8~7.0。李天欣发现，当pH=7.0时，系统中S/石灰石滤柱的TN去除率。Liu等研究发现，当pH小于6.7时，系统的比反硝化速率会迅速下降。因此，硫自养反硝化适宜的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，不需要更换，直接添加；

3、无碳源穿透问题，防止出水COD升高！

缺点

1、填料板结堵塞，生物膜容易堵塞填料，降低脱氮效率，需要频繁反洗；

2、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、在硫酸盐还原菌的高负荷下，出水中不可避免地会有大量的SO42-（SRB）H2S气体在存在时会释放，不仅会造成排水管道的腐蚀，还会造成二次污染。

2、利用硫化物作为电子供体的自养反硝化过程，系统中的微生物可能会受到硫化物毒性的抑制，导致处理效率低下，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使用。当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能会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；M0_70257075博客CSDN社区

2.总氮去除：硫自养反硝化工艺；落地环境技术

3.“零碳源投加技术”每年节省1000万元！真相是什么？；环保工程师

来源：环保工程师

大家都在搜索的问题