1材料與方法
1.1 實驗裝置
反應(yīng)裝置為圓柱形，由有機玻璃制成，如圖1所示，有效容積為2L。反應(yīng)器配有攪拌和三相分離裝置。攪拌速度為50r˙min-1。進(jìn)水方式為連續(xù)流量，進(jìn)水流量由朗格蠕動泵控制，水力停留時間控制在2.1h。溫度隨季節(jié)變化（25-35℃）。
廢水處理
1.2 接種污泥
反應(yīng)器初始接種污泥取自UASB反應(yīng)器厭氧顆粒污泥，粒徑1-2mm，污泥性質(zhì)良好，MLVSS/MLSS：0.78，接種量300g（濕重）。添加元素硫前，反應(yīng)器異養(yǎng)反硝化的總氮去除率為98%，總氮去除率為1.4kg˙(m3˙d)-1。
1. 3 廢水水質(zhì)特征
廢水主要成分（mg˙L-1）：元素硫（粒徑2-3mm）、1300-1800KNO3、400-690CH3COONa、27KH2PO4、20MgCl2˙6H2O、微量元素1mL˙L-1、微量元素組成（mg˙L-1）：5000EDTA , 5000MnCl2˙H2O, 3000FeSO4˙7H2O, 50CoCl2˙6H2O, 40NiCl2˙6H2O, 20H3BO3, 20(NH4)2MoO4, 10CuSO4, 3ZnSO4。整個反應(yīng)過程沒有添加碳酸氫鹽作為 pH 緩沖劑。
1.4 分析項目與方法
指標(biāo)的確定方法均與文獻(xiàn)[14]一致。 NO3--N、NO2--N采用離子色譜法測定； TOC由MultiN/C3100TOC儀器測定； pH由PHS-3TCP pH計測定； SS和揮發(fā)性懸浮物VSS采用重量法；污泥量采用100mL量筒。
1.5 實驗方法
協(xié)同反硝化反應(yīng)器啟動：采用連續(xù)流異養(yǎng)反硝化反應(yīng)器，加入足量的元素硫顆粒，給予適宜的溫度環(huán)境，啟動反應(yīng)器。隨著硫自養(yǎng)反硝化菌的生長，逐漸降低進(jìn)水有機物濃度，提高進(jìn)水pH值。討論控制進(jìn)水TOC/N的控制方法。異養(yǎng)反硝化與硫自養(yǎng)反硝化的比例，從而在無pH緩沖劑的協(xié)同反硝化反應(yīng)器中達(dá)到穩(wěn)定的pH值。反應(yīng)器中自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化的效率。
異養(yǎng)和協(xié)同反硝化的污泥產(chǎn)量：使用兩個100mL序批式反應(yīng)器（SBR）接種等體積的污泥，SBR1接種異養(yǎng)反硝化污泥，SBR2接種上述實驗中已經(jīng)馴化的協(xié)同反硝化污泥。所有SBR每次進(jìn)出水80mL，進(jìn)水NO3--N濃度為500mg˙L-1，SBR1給予足量有機物，SBR2給予部分有有機物和元素硫。根據(jù)反硝化效率的變化，SBR1和SBR2的水力停留時間分別控制在3d和5d。在此過程中進(jìn)行了兩個平行實驗。通過進(jìn)出水水質(zhì)的變化和污泥體積的變化來評價完全異養(yǎng)。反硝化和協(xié)同反硝化反應(yīng)的污泥產(chǎn)率變化。
2結(jié)果與分析
2.1 協(xié)同反硝化反應(yīng)器啟動及水質(zhì)變化
設(shè)定進(jìn)水NO3--N濃度為210mg˙L-1左右，向水中加入10g元素硫，初始設(shè)定進(jìn)水有機物濃度（以TOC計算）約180mg˙L-1（TOC/N比0.86） )，然后逐漸降低進(jìn)水TOC/N比，出水水質(zhì)變化如圖2所示。
廢水處理
運行54天后，進(jìn)水TOC/N比降至0.3左右（此時NO3--N濃度約為180mg˙L-1）。在出水pH值維持在7.5左右的條件下，進(jìn)水的pH值從開始時的5.05上升到7.5左右。此時出水的NO3--N大大降低，從最初的74.43mg˙L-1逐漸下降并穩(wěn)定在0.5%，同時出水中SO42--S的濃度開始逐漸升高，高達(dá)104.13 mg˙L-1。出水有機物基本消耗殆盡，未檢出有機物。存在[圖。 2(b)]。這表明有機物作為電子給體的競爭明顯強于元素硫。隨著有機質(zhì)的枯竭，硫自養(yǎng)反硝化菌逐漸生長。
但在反應(yīng)堆運行時，2000-2000年0-55d內(nèi)一直出現(xiàn)NO2--N的積累，高位已升至73.96 mg˙L-1。傅昆明等人的研究。 [15]表明高濃度的NO3-在異養(yǎng)反硝化過程中容易抑制亞硝酸還原酶。的活性，導(dǎo)致硝酸鹽還原率大于亞硝酸鹽還原率。 Sahinkaya 等人。 [16]表明，隨著NO3--N濃度的增加，NO2--N也會積累，而且很難長期減少。因此，本實驗中出現(xiàn)的 NO2--N 可能是進(jìn)水的 NO3--N過高引起的。
雖然此時進(jìn)出水的pH值基本恒定，但考慮到在后期沒有有機物的情況下，剩余的NO3--N完全自養(yǎng)反硝化會導(dǎo)致得到的pH值水繼續(xù)減少。在反應(yīng)器運行55 d期間，進(jìn)水中有機物濃度增加，進(jìn)水C/N比提高到0.65-0.75左右。