1.4分析项目及方法


COD采用重铬酸钾法测定；亚硝酸盐采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法测定；硝酸盐采用紫外分光光度法测定；MLSS、MLVSS采用重量法测定；溶解性N2O利用丹麦Unisense微电极测定，测定前进行校准。N2O气体的采集：批式试验产生的N2O气体用氮气进行吹脱，使用50 mL注射器在反应器上部集气区采集气体样品，用气相色谱仪进行测定。气体分析与计算：利用PE600气相色谱仪对样品中的N2O浓度进行分析。N2O的释放速率和释放量参考Kong等、Kimochi等的方法进行计算。


2结果与讨论


2.1酸性进水条件下NO2-型反硝化的运行特性


课题组前期驯化得到适应酸性条件（pH=5.5）的NO2-型反硝化活性污泥，接种后再次降低进水pH至5.0并使其稳定，研究酸性条件下NO2-型反硝化的运行特性，并在80 d时分析了SBR反应器典型周期内C、N转化及N2O释放特性，结果如图1所示。由图1（a）可以看出，NO2-型反硝化在酸性条件下运行稳定。当初始pH为5.0时，出水NO2--N浓度为0~0.8 mg/L，其去除率大于99%；出水COD为33~51 mg/L，其去除率为86.1%~90.9%。经计算，去除的C/N在1.98~2.60之间。由图1（b）可以看出，随着反应的进行，NO2-和COD均随时间的增加呈降低趋势。经计算，NO2-的还原速率为10.88 mg/（gMLVSS·h），消耗的C/N为2.28。N2O的释放主要发生在前90 min，最大释放速率为58.27μg/（gMLVSS·min），有7.17%的NO2-转化为N2O，释放速率随时间呈先升后降的趋势。

2.2 pH对NO2-型反硝化及N2O转化特性的影响


pH对C、N转化及N2O释放速率的影响如图2所示。可以看出，在不同pH条件下，NO2-和COD浓度均随时间的增加呈下降趋势，但反硝化速率不同。当pH为7.0时，60 min内完成了NO2-的还原，但N2O的释放主要发生在前30 min。随着pH由5.8降至5.0，出水NO2-浓度呈升高趋势。当pH为5.0时，NO2-去除率仅为43.3%。不同pH条件下，N2O释放呈现不同的特点。

当pH分别为7.0、6.5时，N2O的释放速率随时间呈先升高后降低的趋势，且主要发生在反应前期，分别在第10、25分钟达到释放速率峰值。当pH为6.0时，N2O释放速率呈先升后降的趋势，在20~100 min保持较高的释放速率并出现了4个较明显的释放速率峰值。当pH≤5.8时，N2O释放速率随时间增加呈先上升后趋于稳定的趋势。从图3可知，酸性条件对NO2-还原速率及N2O释放量与转化率的影响显著。经计算，随着pH的降低，NO2-还原速率明显下降，pH为7.0时NO2-还原速率是pH为6.5的2.3倍。当pH降至5.0时，还原速率仅为7.0时的11.67%，表明酸性环境对反硝化具有抑制作用。

由图3可知，随着pH的降低，N2O转化率和释放量均呈先升高后降低的趋势，N2O转化率在pH为5.8时达到最大，为26.26%；当pH降至5.0时，N2O转化率降至5.78%。呈现这种规律的原因可能是，以NO2-为电子受体时，较低的pH对系统中NIR、NOR、NOS的活性产生了不同程度的影响。


彭永臻等的研究表明，pH对于以NO2-为电子受体的反硝化过程影响显著，除pH本身外，产生的FNA也会影响C、N的转化特性。由图3还可以发现，当pH由7.0降至5.0时，NO2-还原速率大幅降低，表明在酸性条件下NIR活性受到抑制，且pH越低抑制程度越严重。同时，酸性条件下NO2-的积累产生了较高浓度的FNA，然而N2O的释放量和转化率并未随着pH的降低呈单向升高的趋势，因此pH低于5.8时，很可能是pH及FNA对NOR的抑制更严重，导致N2O净产量下降。有研究报道，在以NO2-为电子受体时，FNA是N2O还原酶的主要抑制剂。因此，分析相同pH、不同FNA浓度条件下NO2-还原及N2O释放特征有助于探明FNA对NO2-型反硝化的影响。