废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理卢培利

　2004年9月重庆大学学报Sep.2004第27卷第9期JournalofChongqingUniversityVol.27　No.9　　:1000-582X(2004)09-0102-07N2ONOx卢培利1,张代钧1,2,许丹宇1(1.重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030;2.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400030)　:N2O和NOx是废水生物脱氮处理中常见的中间产物,传统硝化和反硝化被认为是其主要来源,但随着研究的深入,更多的生物氮转化代谢途径被发现,如厌氧氨氧化、化学反硝化等,实验已经证实这些过程中都有N2O和/或NOx生成。生物酶受到抑制和某些中间物质的化学分解以及物质间的化学反应都有可能成为N2O和NOx的生成机理,还有一些过程的机理尚不清楚。结合功能微生物的种类和生物化学反应类型阐述废水生物脱氮气态中间产物N2O和NOx的来源及生成机理,有助于新的氮代谢途径的认识、新技术开发和大气环境二次污染的防治。:废水处理;生物脱氮;N2O;NOx:X703:A　　,、[1]。100,,,,[2-3]。,,[4-5]、[6]、[7-8],,。N2ONOx(NO、NO2)3,,,,NON2O[3]。,NOxN2O,。N2ONOx,[9-13],。Baalsrud(1954)NO,Payne(1973)NO,Bonin(2002)N2O(75%83%～99%),(70%)[14]。RitchieNicholas(1972)NH+4NH2OHNO-2N2O[15]。PothFocht(1985)europaeaNO-2N2O[16]。Colliver(2000)NON2O,NON2O,NON2O[17]。,,,。1　反硝化中N2O和NOx的来源及生成机理NO-3N2,,1[18-19]。NO,[20]。,N2O:2004-05-22:(50378094):(1975-),,,,。,NO,NON2O[17]。1　Brons(1991)NO-3NO,Casey(1992)NO[21-22]。Cutruzzola(1999),NO,3NO-2(NIR)2NO-2NO,NO———[18-20,23]。N2ON2。N2O,N2O[14]。,NO-2NO-2N2O,Zumft(1988)NO-2P.stutzeriNON2O,NO(NOR),Carr(1989)NO-2P.denitrificansNADH-NO[20],BraunZumft(1991)NOR。,Ye(1992)PsedumonasSP.G-179Cu-NO-2NO,NOR[24]。Schulthess(1995)HeNO,NON2ON2O[18]。Beline(2001)(pigslurry)N2O[25]。,Schonharting(1998)NO-3N2O,N2ONO-3NO-22,N2O56%N2O[26]。Schulthess(1995)NO-2NO-2、,NON2O[18]。[2]。2　硝化中N2O和NOx的来源及生成机理NH+4NO-3,,,2[19,27-28]。2　N2ONO,。,N2O,,,N2O[29-30]。N2O()N2O[31]。Beline(2001),7.4%N2O,N2O[25]。1.0mg/L,。Bock(1995)0.2mg/L,N.eutrophaN.europaeaNH+4NO-2[7]。N2N2O,Sliekers(2002)NON2O,[32]。NO-2NON2O,NH+4,NO-2NO-3,NH+4,[10]。Conrad103第27卷第9期　　　　　　　　　　　卢培利等:废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理(1996)N2O[33]。NON2O,N.eutrophaNON2O,NO-2NH2OH[8]。Jiang(1999)N2ONH2OHNO-2[31]。3　厌氧氨氧化中N2O和NOx的来源及生成机理NH+4,NH+4。Broda(1977)NO-2NH+4N2[3]。,NH+4,NO-3N2,Anammox,Anammoxidan[6]。eutrophaNH2OH(NH+4)NO-2(NO2),Anammox3。,3AnammoxNON2O。3.1　Anammoxidan作用下N2O和NOx的产生AnammoxidanAnammox:3NO-3+5NH+4※4N2+9H2O+2H+,NO-2,[34]:NO-2+NH+4※N2+2H2O。AnammoxNON2O:NH2OHNO-2N2O,N2ON2,NH+4NH2OH;NH+4NH2OH,NH2OHN2H4N2,NO-2NO,NON2O,N2ON2[35]。()AMONOHNONH+4,N2H4N2H2HAON2,NO-2NO。AnammoxidanHAO,HAO,Anammoxidan,NH2OHN2H4[34]。3.2　亚硝化菌Anammox中N2O和NOx的产生(),,H2、NO-2,NO-2NO2Anammox,。Boettcher(1994)NH+4NH2OHNOx。NH2OH,NitrosomonasNO-2N2O,NH+4N2O[3]。Jetten(1999)N2ONH2OHN.eutrophaAnammox[34〗。Schmidt(1997)N.eutrophaNO2N2O4,NO,:NH3+N2O4※HNO2+2NO+2H++2e-,NO-247%N2,N2、NON2O,NONH+4,N2ONO-2[8]。Anammox,(3)[36]。N.eutropha,N.europaea、NitrosolobusmultiformisNO2AnammoxNO[10]。3　NitrosomonasNO2anammox4　异养硝化-好氧反硝化和自养反硝化中N2O和NOx的产生,[35],Muler(1995),[5]。[3]。-N2O。Wrage(2001),,N2O[19]。Niel(1992)Robertson104重庆大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004年(1995)/、N2,A.faecalisTUDN2N2O,Robertson(1988,1995)、T.pantotrophaNH+4/NO-2N2[37],Arts(1995)T.pantotrophaN2N2O,NH2OHT.pantotropha[38]。4　,NON2O。,,NON2O,[39]。Ritchie(1972)N2O,N2ONO-2,NONO-2,Poth(1985),N.europaeaNO-2N2O(N2O),Remde(1990)NON2O,Anderson(1993),NON2ONO-2,[39-40]。,,MillerNicholas(1985)N.eutrophaNO-2NO-2NON2O,Stuven(1992)Miller(1993)NO、N2ON2,ZartBock(1998)NONO2N.eu-tropha,NO-250%,[41-42]。N.eutrophaN.europaea。Wrage(2001)“(nitrifierdenitrification)”,()()(4),,Freitag(1987)NO-2,[19]。-[2-3,23,28,43]。NON2O。5　化学反硝化中N2O和NOx的来源及生成机理(chemodenitrification)NH2OHNO-2NH2OHNO-2,[18]:3HNO2HNO3+2NO+H2O,2HNO2NO+NO2+H2O,HNO2+HNO32NO2+H2O,NH2OH+HNO2N2O+2H2O。,N2O、NONO2,N2ONO。Cleemput(1984)NO,Chalk(1983)N2O[19]。,NH2OHNH+4,NH2OH,NO-2NO[10]。NO-2N2ONO,:Mred+NO-2+2H+※Mox+NO+H2O,pH6～8Fe2+NO-2N2ON2,Harper(2000)N2O,Schulthess(1995),NO[18,28]。,NON2O。RemdeConrad(1990)15%()NO,,AndersonLevine(1986),Mar-tikainen(1993)(),NON2O,SchulthessNO,Brons(1991)E.coli.NO-3NO-2,Fe3+Fe2+,Fe2+NO-2NOFe3+,Fe3+[17-19]。6　甲烷菌作用下N2O和NOx的来源及生成机理,、。NO105第27卷第9期　　　　　　　　　　　卢培利等:废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理N2O,NON2O。Ren(2000)3NON2O,T20NO(250ppmv),,,NO;3N2ONO,T20N2O,1000,,T20N2O。NO,5.7μM,,NO,3NO。T20,,NON2O;T20NH+4NON2O,NH+4(NH2OH、NO-2),;NO-3NON2O;NO-3N2O,NO,NO-3NO-2T20NON2O;NONO,T20,NO,NO,NOT20NO;NO-3NO-2NO,[44]。7　结　语,,NOx(NO、NO2)N2O,,。、,,。,,,,NOX、。:[1]　,.[J].,2000,16(1):11-19.[2]　VANLOOSDRECHTMCM,JETTENMSM.Microbi-ologicalconversionsinnitrogenremoval[J].WatSciTech,1998,38(1):1-7.[3]　JETTENMSM,LOGEMANNS,MUYERG,etal.Novelprinciplesinthemicrobialconversionofnitrogencom-pounds[J].AntonievanLeeuwenhock,1997,71:75-93.[4]　ROBERTSONLA,KUENENJG.Combinedhet-erotrophicnitrificationandaerobicdenitrificationinThiosphaerapantotrophaandotherbacteria[J].AntonievanLeeuwenhock,1990,56:289-299.[5]　MULLEREB,STOUTHAMERAH,VERSEVELDHW.SimultaneousNH3oxidationandN2productionatre-ducedO2concentrationsbysewagesludgesubculturedwithchemolithotrophicmedium[J].Biodegradation,1995,6:339-349.[6]　MULDERA,VANDEGRAAFFAA,ROBERTSONLA,etal.Anaerobicammoniumoxidationdiscoveredinadenitrifyingfluidizedbedreactor[J].FEMSMicrobiolEcol,1995,16:177-184.[7]　BOCKE,STUEVENR,ZARTD.NitrogenlosscausedbydenitrifyingNitrosomonascellsusingammoniumorhy-drogenaselectrondonorsandnitriteaselectronacceptor[J].ArchMicrobiol,1995,163:16-20.[8]　SCHMIDTI,BOCKE.AnaerobicammoniaoxidationwithnitrogendioxidebyNitrosomonaseutropha[J].ArchMicro-biol,1997,167:106-111.[9]　,,.NO[J].,1995,17(4):30-33.[10]　STUVENR,BOCKE.Nitrificationanddenitrific