北极星环保网讯:随着工业化程度的加快，地下水及地表水的污染逐步加剧.NO3-作为一种水体污染物，广泛存在于地表水和地下水中.目前部分地区的地下水中NO3--N浓度已经达到150mg˙L-1左右[1~3]，严重威胁到人类的健康.随着对工业废水总氮排放要求的提高，废水中NO3--N的去除逐步受到研究者的关注.当前NO3-的去除方法一般为生物反硝化法[4]、离子膜交换法[5]和反渗透法[6]等.
生物反硝化一直被认为是最经济有效的脱氮方式.但是反硝化过程中需要有机物作为反硝化碳源[7]，同时存在碱度产量和污泥产量高的缺陷[8][如计量式(1)].将其运用于高浓度NO3--N废水时，这些问题尤为突出.针对异养反硝化过程中存在的问题，很多研究者探索自养反硝化途径，其中以单质硫作为电子受体的硫自养反硝化[如计量式(2)]因操作简便受到研究者的青睐，并将其运用于低NO3-浓度的地下水处理[9,10].与异养反硝化相比，处理成本与污泥产量大幅降低，还减少温室气体的排放.但是硫自养反硝化过程也存在需要大量碱维持反硝化系统的pH平衡以及产生NO3-污染物的缺陷.
为了解决异养反硝化和硫自养反硝化过程中存在的上述问题，研究者将其放置在两个区域，实现异养反硝化与硫自养联合反硝化的联合(协同反硝化)[11~13].其优势在于：①异养反硝化产生的碱和硫自养反硝化产生的酸实现酸碱互补;②可降低异养反硝化过程中污泥的产量;③可降低自养反硝化过程中SO42-的产量.目前一般将其运用于低浓度NO3--N废水的处理(NO3--N浓度小于75mg˙L-1).而对于高浓度NO3--N废水，协同反硝化的特性如何，会出现哪些问题，能否运用于诸如养殖、化工等行业的高浓度NO3--N废水处理的研究较少.
为此，本文利用已经启动成功的异养反硝化反应器添加单质硫培养硫自养反硝化，实现协同反硝化处理高浓度NO3--N废水的研究，探讨协同处理过程中维持pH环境稳定和污泥减量化的控制参数以及启动特性，以期为高浓度NO3--N地下水乃至地表水的处理提供理论参考.
1材料与方法
1.1实验装置
反应装置为柱状由有机玻璃制成，如图1所示，有效体积2L.反应器配有搅拌及三相分离装置，搅拌速度50r˙min-1.进水方式为连续流，进水流量由兰格蠕动泵控制，水力停留时间控制在2.1h.温度随季节性变化(25-35℃).
图1反硝化反应器示意
1.2接种污泥
反应器最初接种污泥取自UASB反应器的厌氧颗粒污泥，粒径1-2mm，污泥性状较好，MLVSS/MLSS：0.78，接种量300g(湿重).在添加单质硫前，反应器异养反硝化的总氮去除率为98%，总氮去除速率为1.4kg˙(m3˙d)-1.
1.3废水水质特征
废水主要组成(mg˙L-1)：单质硫(粒径2-3mm)，1300-1800KNO3，400-690CH3COONa，27KH2PO4，20MgCl2˙6H2O，以及微量元素1mL˙L-1，微量元素组成(mg˙L-1)：5000EDTA，5000MnCl2˙H2O，3000FeSO4˙7H2O，50CoCl2˙6H2O，40NiCl2˙6H2O，20H3BO3，20(NH4)2MoO4，10CuSO4，3ZnSO4.整个反应过程没有添加碳酸氢盐作为pH的缓冲剂.
1.4分析项目与方法
指标测定方法均按照文献[14].NO3--N、NO2--N采用离子色谱法测定;TOC采用MultiN/C3100TOC仪测定;pH采用PHS-3TCpH计测定;悬浮质SS、挥发性悬浮质VSS采用重量法;污泥体积采用100mL量筒.
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