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75 mg·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。