[發明專利]一種分析單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放速率的方法

有效

• 申請號: 201611096743.9
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106745734B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 方芳;李凱;李瀚翔;王超;王晗;郭勁松;楊吉祥;陳猷鵬;鄧雄文;劉勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種分析單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放速率的方法，1)將待測單級生物脫氮系統的污泥或生物膜加入反應容器，同時加入待測系統污水，并運行1～2h；2)向反應容器中加入¹⁵N標記亞硝酸鹽溶液，攪拌混勻；3)取反應容器內水樣和氣樣，檢測水樣亞硝酸鹽¹⁵N原子豐度和氣樣氧化亞氮¹⁵N原子豐度，分析單級生物脫氮系統氧化亞氮排放速率；通過下式計算單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放速率：本發明借助穩定同位素示蹤技術，通過投加少量¹⁵N標記亞硝酸鹽溶液，可定量分析單級生物脫氮系統工況運行條件下各途徑氧化亞氮排放量，準確度高。

技術領域

本發明屬于污水處理技術與環境保護技術領域，具體涉及一種分析單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放量的方法。

背景技術

單級生物脫氮是指在同一反應器內實現氨氮全部轉化為氮氣的生物脫氮技術。與傳統生物脫氮相比，單級生物脫氮具有能量消耗低、操作流程簡單、占地面積小等優勢。單級生物脫氮主要通過同步硝化反硝化、短程硝化反硝化或亞硝化-厭氧氨氧化等途徑實現脫氮目的。需要指出的是，單級自養脫氮工藝作為一種不依賴進水COD的單級生物脫氮系統，亞硝化-厭氧氨氧化為主要的脫氮途徑，同時存有少量異養反硝化細菌，這類微生物能夠利用自養菌產生的溶解性微生物產物進行反硝化。此外，近年來的研究表明氨氧化菌在限氧條件下也能夠進行反硝化實現脫氮。

氧化亞氮是污水生物脫氮處理的一種副產物，能夠引起溫室效應同時破壞大氣臭氧層，對大氣環境危害較大。因此，生物脫氮過程氧化亞氮排放途徑的研究，可為氧化亞氮的減排提供理論基礎，對大氣環境污染治理具有一定的指導意義。目前主流觀點認為，生物脫氮過程氧化亞氮產生的生物途徑可分為硝化與反硝化兩個過程(圖1)。硝化過程氧化亞氮排放主要來自于氨氧化產物—羥胺的進一步氧化過程；在反硝化過程中，氧化亞氮作為一種中間產物，主要來自于異養反硝化菌或氨氧化菌對亞硝酸鹽的還原過程。

由于單級生物脫氮系統中氮的所有轉化過程是在同一個時空下進行，硝化與反硝化兩個氧化亞氮產生途徑共存，因此常規分析方法難以對氧化亞氮排放途徑進行定量分析。目前，一般采用化學抑制劑法區分各途徑氧化亞氮排放速率，但這類傳統方法本質上是通過抑制其中一條途徑而針對另一條途徑進行的單一途徑分析。而在多個氧化亞氮產生途徑共存的單級生物脫氮系統中，該方法無法反映系統運行中氧化亞氮產生的真實狀態，由此可能影響最終分析結果的準確性。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提出一種分析單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放量的方法。本發明實現了多種氧化亞氮產生途徑共存的單級生物脫氮系統中氧化亞氮排放來源的定量分析。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種分析單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放速率的方法，包括如下步驟：

1)將待測單級生物脫氮系統的污泥或生物膜加入反應容器，同時加入待測系統污水，并按照單級生物脫氮工藝調控運行1～2h；

2)向步驟1)反應容器中加入¹⁵N標記亞硝酸鹽溶液，攪拌混勻后開始計時；

3)在任意時刻取步驟2)反應容器內水樣和氣樣，利用氣相色譜-比值質譜儀檢測水樣亞硝酸鹽¹⁵N原子豐度和氣樣氧化亞氮¹⁵N原子豐度，同時利用氣相色譜儀分析單級生物脫氮系統氧化亞氮排放速率；

4)通過公式(1)、(2)即可分別計算該時刻單級生物脫氮系統硝化與反硝化過程氧化亞氮排放速率：