1、什(shén)麽是硫自養反硝化？
硫自養反硝化技術(shù)是以硫化鈉(Na2S) 、和(hé)硫代硫酸鈉(Na2S2O3) 單質硫(S0)等還原态硫源爲電子供體， CO32-、HCO3-、CO2作爲無機碳源，在缺氧環境下将NO3--N還原爲N2的(de)一種新型的(de)自養反硝化技術(shù)。
硫自養反硝化技術(shù)的(de)研究最早源于20世紀的(de)70年代，與其他(tā)自養反硝化技術(shù)相(xiàng)比，被作爲電子供體的(de)還原态的(de)硫化物(wù)廉價易得、受水(shuǐ)質影響小(xiǎo)、且易于被利用(yòng)。因此，硫自養反硝化技術(shù)一直以來就被看做是在處理(lǐ)低C/N污水(shuǐ)時用(yòng)來替代傳統異養反硝化工(gōng)藝的(de)最佳工(gōng)藝之一。并且由于硫自養反硝化過程中包含了S的(de)氧化和(hé)N的(de)還原過程，因此，在廢物(wù)資源化利用(yòng)方面也(yě)有(yǒu)著(zhe)相(xiàng)當大(dà)的(de)潛力！目前，硫自養反硝化多應用(yòng)于深度脫氮領域，有(yǒu)些污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的(de)深度脫氮工(gōng)藝采用(yòng)了硫自養反硝化濾池，替代了傳統的(de)異養反硝化濾池！
2、硫自養反硝化中硫形态的(de)分(fēn)類
含有(yǒu)S2-的(de)廢水(shuǐ)對環境有(yǒu)著(zhe)較大(dà)的(de)危害。污水(shuǐ)中的(de)S2-會(huì)對管道産生腐蝕，減少(shǎo)管道壽命，在輸送過程中水(shuǐ)解還會(huì)産生H2S氣體，散發臭味的(de)同時還具有(yǒu)一定的(de)毒性。利用(yòng)S2-做爲硫自養反硝化的(de)硫源可(kě)以将二者同時去除，可(kě)以達到(dào)以廢治廢的(de)效果，反應方程式如(rú)下所示。
NO3-+ 0.70S2-+0.997H++0.131CO2→0.70SO42-+0.50N2+0.406H2O+0.026C5H7O2N
Na2S2O3爲電子供體具有(yǒu)溶解度高(gāo)、傳質好、成本低等優點，且對系統的(de)pH影響較小(xiǎo)，被大(dà)量研究證明(míng)是效果最好的(de)硫源，以Na2S2O3爲硫源的(de)反硝化方程式如(rú)下所示。0.844S2O32-+NO3-+0.347CO2+0.086HCO3-+0.0086NH4++0.434H2O→1.689SO42-+0.500N2+0.086C5H7O2N+0.697H+硫鐵(tiě)礦物(wù)在地(dì)殼中有(yǒu)豐富的(de)含量，在我國儲量較大(dà)，其所含有(yǒu)的(de)Fe和(hé)S元素也(yě)能(néng)爲微生物(wù)提供電子，具備參與自養反硝化的(de)潛力。其反應式如(rú)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+S0無毒、穩定、幾乎不溶于水(shuǐ)，與液态硫源相(xiàng)比，更方便操作，不僅能(néng)爲硫自養反硝化過程持續提供電子，還可(kě)以爲微生物(wù)的(de)附著(zhe)提供載體，是目前研究者最爲關注的(de)硫源之一。其反應方程式如(rú)下所示。NO3-+1.1S+0.4CO2+0.76H2O+0.08NH4+→0.5N2+1.1SO42-+1.28H++0.08C5H7O2N硫自養反硝化與傳統的(de)異養反硝化具有(yǒu)相(xiàng)同的(de)脫氮路(lù)徑]，與C/N比類似，初始的(de)S/N對反應也(yě)起著(zhe)十分(fēn)重要的(de)作用(yòng)。S/N過低容易導緻反應不完全，S/N過高(gāo)不僅會(huì)導緻成本的(de)增加，還有(yǒu)使硝酸鹽異化還原成铵的(de)可(kě)能(néng)。Wang等研究指出硫自養反硝化過程的(de)最佳S/N爲5:3；Cai等也(yě)研究得出了與Wang等相(xiàng)似的(de)結果，最佳S/N爲5:2。也(yě)有(yǒu)其他(tā)研究人(rén)員也(yě)有(yǒu)提出S/N爲1.3時較好的(de)觀點，但(dàn)這都(dōu)是以S2-爲電子供體得出的(de)結論，對其他(tā)種類電子供體的(de)最佳S/N研究較少(shǎo)。溫度對于硫自養反硝化過程是一個(gè)重要的(de)環境因素，對細菌的(de)生長和(hé)反硝化的(de)速率有(yǒu)明(míng)顯的(de)影響。車(chē)軒等研究提出脫氮硫杆菌最适的(de)生長溫度爲29.5 ℃，最适的(de)反硝化溫度爲32.8 ℃；張曉晨等試驗發現溫度在30 ℃~35 ℃條件(jiàn)下有(yǒu)最高(gāo)的(de)硝酸鹽去除率；Donovan等指出脫氮硫杆菌在28 ℃~32 ℃範圍内活性較好；牛建敏等篩選出的(de)菌種在20.0 ℃~35.0 ℃範圍内有(yǒu)較好的(de)效果。由此可(kě)知，硫自養反硝化的(de)最适溫度在30 ℃左右。硫自養反硝化反應多爲産酸反應，反應過程中pH變化較大(dà)，而微生物(wù)的(de)适宜pH區間較小(xiǎo)，pH的(de)變化會(huì)對系統的(de)脫氮效率産生較大(dà)的(de)影響。車(chē)軒等研究發現脫氮硫杆菌生長的(de)最适pH爲6.8~7.0，李天昕等發現S/石灰石濾柱在pH=7.0時系統有(yǒu)最大(dà)的(de)TN去除率，Liu等研究發現在pH小(xiǎo)于6.7時，系統的(de)比反硝化速率會(huì)快速下降。因此，硫自養反硝化的(de)最适pH值約爲7.0。3、無碳源穿透的(de)問題，防止出水(shuǐ)COD升高(gāo)！1、填料闆結堵塞問題，生物(wù)膜容易堵塞填料，使脫氮效率下降，需要頻繁反洗；3、填料成本較高(gāo)，一次性投入大(dà)！5、硫自養反硝化的(de)工(gōng)藝控制(zhì)難點1、負荷較高(gāo)的(de)條件(jiàn)下出水(shuǐ)中不可(kě)避免地(dì)存在大(dà)量SO42-，在硫酸鹽還原菌（SRB）存在時會(huì)釋放(fàng)H2S氣體，不僅造成排水(shuǐ)管道的(de)腐蝕，其惡臭、毒性還将帶來二次污染問題。2、利用(yòng)硫化物(wù)爲電子供體的(de)自養反硝化工(gōng)藝，系統中的(de)微生物(wù)可(kě)能(néng)受到(dào)硫化物(wù)的(de)毒性抑制(zhì)作用(yòng)，導緻處理(lǐ)效率不高(gāo)，處理(lǐ)能(néng)力下降。因此，啓動期的(de)污泥馴化非常重要，需要不斷提高(gāo)微生物(wù)對于硫化物(wù)毒性的(de)耐受能(néng)力，才能(néng)保障系統的(de)穩定運行(xíng)。3、低溫會(huì)抑制(zhì)反硝化菌系統的(de)脫氮性能(néng)，進而導緻脫氮速率降低。爲了提升低溫條件(jiàn)下硫自養反硝化系統的(de)脫氮性能(néng)，可(kě)以從電子供體（硫源）和(hé)異樣反硝化過程兩方面著(zhe)手。硫代硫酸鹽作爲一種可(kě)溶性硫，比疏水(shuǐ)性單質硫更易被硫氧化菌利用(yòng)，常溫下硫代硫酸鹽作爲電子供體時硝态氮的(de)還原速率爲單質硫的(de) 10倍。硫自養反硝化混合菌體系中含有(yǒu)一定量的(de)異養反硝化菌，而此類細菌具有(yǒu)生長快、易在短期内形成大(dà)量微生物(wù)的(de)優勢，可(kě)能(néng)會(huì)對低溫表現出更好的(de)抗性。因此，低溫條件(jiàn)下，利用(yòng)硫代硫酸鹽或有(yǒu)機物(wù)作爲電子供體可(kě)能(néng)會(huì)提升反硝化系統的(de)脫氮能(néng)力。
