隨著工業化程度的加快,地下水及地表水的污染逐步加劇。 NO3-作為一種水體污染物,廣泛存在于地表水和地下水中。
目前部分地區的地下水中NO3--N濃度已經達到150mg·L-1左右[1~3],嚴重威脅到人類的健康。 隨著對工業廢水總氮排放要求的提高,廢水中NO3--N的去除逐步受到研究者的關注。 當前NO3-的去除方法一般為生物反硝化法[4]、 離子膜交換法[5]和反滲透法[6]等。
生物反硝化一直被認為是最經濟有效的脫氮方式。 但是反硝化過程中需要有機物作為反硝化碳源[7],同時存在堿度產量和污泥產量高的缺陷[8][如計量式(1) ]. 將其運用于高濃度NO3--N廢水時,這些問題尤為突出。 針對異養反硝化過程中存在的問題,很多研究者探索自養反硝化途徑,其中以單質硫作為電子受體的硫自養反硝化[如計量式(2) ]因操作簡便受到研究者的青睞,并將其運用于低NO3-濃度的地下水處理[9, 10]. 與異養反硝化相比,處理成本與污泥產量大幅降低,還減少溫室氣體的排放。 但是硫自養反硝化過程也存在需要大量堿維持反硝化系統的pH平衡以及產生NO3-污染物的缺陷。
為了解決異養反硝化和硫自養反硝化過程中存在的上述問題,研究者將其放置在兩個區域,實現異養反硝化與硫自養聯合反硝化的聯合(協同反硝化)[11~13].
其優勢在于:
①異養反硝化產生的堿和硫自養反硝化產生的酸實現酸堿互補;
②可降低異養反硝化過程中污泥的產量;
③可降低自養反硝化過程中SO42-的產量。 目前一般將其運用于低濃度NO3--N廢水的處理(NO3--N濃度小于75 mg·L-1)。
而對于高濃度NO3--N廢水,協同反硝化的特性如何,會出現哪些問題,能否運用于諸如養殖、 化工等行業的高濃度NO3--N廢水處理的研究較少。