同位素分馏技术探究短程硝化的反应机理及特性

摘要

短程硝化作为实现碳减排及节能降耗的关键技术之一,已逐渐应用于城镇污水的处理。为了解城市污水短程硝化过程中NH₄⁺-N→NO₂^--N氧化阶段的氮、氧迁移转化特性,采用间歇曝气方式（曝气与停曝时间比为3 0 min:3 0 min）实现短程硝化工艺的快速启动与稳定运行（室温运行,DO维持在1～1.2 mg/L）。结果表明,生活污水短程硝化工艺的氨氮去除率>98‰,亚硝积累率>97‰,且δ¹⁵N_NO2和δ¹⁸O_NO2的含量（或比例）随着NO₂^--N积累率的提高而增加,δ¹⁸O_NO2逐渐趋于稳定（11‰）,δ¹⁵N_NO2从-25.79‰增加到-12.51‰,N同位素分馏特性明显强于O同位素。通过人工调控短程硝化工艺的δ¹⁸O_H2O的比例（54.34‰,97.98‰和147.19‰）,发现随着NO₂^--N积累率的提高δ¹⁸O_NO2丰度明显高于δ¹⁸O_H2O,表明短程硝化过程中O₂和H₂O共同参与NH₄⁺-N到NO₂^--N的转化。N和O双同位素分馏技术可深入揭示短程硝化的形成机理,快速判定NO₂^--N积累的可行性与稳定性,为短程硝化工艺的过程控制、实时跟踪提供了新思路和新方法。

关键词

短程硝化 / 生活污水 / 自然丰度 / 动态响应 / 同位素分馏