较低的盐度条件下(Cl-浓度≤5 000 mg·L-1), 盐度的提升对厌氧氨氧化反应器的脱氮性能影响较小, 有研究指出较低的盐度有利于厌氧氨氧化菌的生长.早在1940年Ingram发现, NaCl浓度低于10 g·L-1(Cl-浓度6 000 mg·L-1)时, 添加盐可以增大内源呼吸速率, 但高于10 g·L-1时则减小呼吸速率.本研究中, 6 000 mg·L-1的Cl-浓度在整个盐度驯化的过程中耗时最长, 抑制程度最大.该阶段反应器脱氮性能逐步下降, 随后缓慢地升高, 前后共耗时96 d.齐泮晴等在海水驯化过程中, 50%的海水浓度阶段与本实验有类似变化趋势, 均出现了活性下降期、适应期和活性恢复期.由于此阶段(Cl-浓度6 000 mg·L-1)正处于非嗜盐菌最佳生长盐浓度临界附近, 所以极有可能是厌氧氨氧化菌低盐度环境向中高盐度环境适应的临界盐度值.
Dapena-Mora等的批次实验表明, 厌氧氨氧化菌在盐度为20 g·L-1时表现出活性下降现象, 本研究在Cl-浓度10 000 mg·L-1(NaCl浓度16.7 g·L-1)时即出现了活性下降现象, 这可能与反应器中厌氧氨氧化菌比例高低以及反应器容量大小等因素有关.
3.2 盐度驯化的微生物学机理
本研究实验菌属为淡水厌氧氨氧化菌, 而在淡水微生物的耐盐度方面, 一般细胞遇到盐冲击的应激行为分为5步[26]：①细胞质外流, 细胞皱缩, 体积减小; ②在渗透压的作用下外界溶液进入细胞, 体积恢复; ③排出钠离子, 吸收钾离子; ④合成相容性溶质; ⑤排出钾离子, 积累相容性溶质.细胞在适应盐度的过程中需要消耗大量的ATP, 以及细胞内参与反应的酶受盐度刺激的影响, 会造成氮处理率降低, 但随着微生物对环境的逐步适应以及细胞积累足够的相容性溶质以抵抗渗透压, 其脱氮性能可以逐渐恢复.有研究认为反应器对盐度冲击大体可分为3个阶段[27]：敏感期、过度稳定器和恢复期.本研究在Cl-浓度6 000 mg·L-1和10 000 mg·L-1的两个抑制阶段内, 均经历了长期的过渡期和恢复期, 但是对于敏感期, 显然10 000 mg·L-1比6 000 mg·L-1影响更小, 前者较小的影响可能也得益于长期的驯化过程提高了反应器中微生物对盐度的适应能力.
4 然后废水进入水解酸化池，在水解酸化阶段，通过缺氧降解，在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，从而提高废水的可生化性，保证后续生化处理效果，并减少最终排放的剩余污泥量。然后经水解酸化池处理后的出水进入接触氧化地接触氧化池内，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表画，部分悬浮生长于水中待处理的度水经環气充氧后以一定流速流经填相，与生物接，生物与思浮的话性污泥共同作用，达到净化度水的作用。最后废水经过水需进行深度混凝沉淀处理，即通过向水中加入混凝剂与废水中的难降解有机物混合反应，最终达到去除各种悬浮物，降低出水的浊度和色度，使出水的水质达标。洗煤水物质组分及特点：
洗煤水中的物质组分比较复杂，且在不同的矿区，由于不同的煤种和洗煤的方法不同，起洗煤水的组分也不大一样。洗煤废水是呈弱碱性的胶体体系，其主要特点是
①颗粒表面带有较强的负电荷，可见洗煤废水是一种颗粒表面带负电荷的胶体体系;
②SS浓度和 CODCR浓度都很高;
③细小颗粒含量高;
④粘度大;
⑤污泥比阻大，过滤性能差。
洗煤废水排放标准，《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)具体标准及数据限值见下文：
洗煤废水排放限值：现有选煤厂自2007年10月1日起，执行表3规定的现有生产线排放限值;在此之前过渡期内仍执行《污水综合排放标准》(GB8978-196)自2009年1月1日起，应实现水路闭路循环，偶发接放应执行表3规定新(扩、改)建生产线排放限值新(扩、改)建选煤厂，自本标准实施之日起，应实现水路闭路循环，偶发排放应执行表3规定新(扩、改)建生产线排放限值。Okabe等的研究表明如果同时存在NO2--N积累则能诱导AOB利用NO2--N作为电子受体进行反硝化, 而大部分AOB反硝化过程以N2O和NO为反应终产物, 此外, Reino等研究亚硝化颗粒污泥短程硝化得出: NO2--N浓度越高AOB反硝化对N2O释放的贡献越大.本研究在不同溶解氧条件下, 均有不同程度的NO2--N积累, 这是导致AOB反硝化作用产生N2O的重要原因. Yu等[30]的研究表明, 在较高的氨氧化速率条件下, 容易导致NH2OH短暂积累, 通过NOH的化学分解作用产生N2O, 本研究高DO条件下短程硝化污泥具有更高的SAOR, 因此, 随着溶解氧的升高, 会导致NH2OH氧化过程产生N2O的比例增大.综上研究结果, 不同溶解氧条件下, 当NO2--N浓度大于3 mg ·L-1即开始产生N2O, 并且随着NO2--N浓度的增加, AOB反硝化过程产生N2O的量增加, 因此, 避免过高的亚硝酸盐积累, 可以减少N2O的产生.
3 结论
(1) 不同溶解氧条件下, N2O的释放均与NO2--N浓度显著相关, 当NO2--N浓度大于2 mg ·L-1, 短程硝化过程开始出现N2O释放, 且N2O的释放量随着NO2--N浓度的增加而增加
(2) 当溶解氧浓度分别为0.5、1.5、2.5 mg ·L-1, N2O的释放量占进水总氮的比例分别为4.35%、3.27%和2.63%, DO浓度对于N2O的产生与释放有重要的影响, 高DO浓度有利于降低N2O的产生量, DO浓度在0.5 mg ·L-1将导致N2O释放量增加.短程硝化过程控制溶解氧在2.5 mg ·L-1既可以提高比氨氧化速率, 又可以减少N2O的产生.
(3) 溶解氧的改变会影响短程硝化过程N2O的产生途径, 随着溶解氧的升高, AOB反硝化过程产生N2O占NH2OH氧化过程产生N2O的比例减少, 但是90%以上的N2O仍然是通过AOB反硝化过程产生.因此, 避免过高的亚硝酸盐积累, 可以减少N2O的产生.