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硝酸鹽為水體常見的污染物，環保署管制硝酸鹽排放濃度為50 mg/L，對產業產生重大影響。目前國內外常見的硝酸鹽處理方式為異營性生物脫硝系統，其優勢在於操作成本低廉且具有優異的處理效率。然而，要讓異營性微生物進行脫硝反應，通常需要足夠碳源，而很多工業廢水碳氮比很低，因此需要添加碳源以進行脫硝反應，常見的碳源有甲醇、醋酸等，其反應式如式(1)及式(2)[1]，碳源添加量需配合硝酸鹽濃度進行調整，如有過量添加，則殘餘碳源會造成放流水COD超過排放標準的風險。

而自營性生物脫硝系統主要優勢在於其不需添加碳源而可避免放流水COD超標的風險，所形成的生物污泥較少及反應所產生的氣體僅有氮氣[2]。然而要驅使自營性生物進行脫硝反應的能量仰賴於硫源(Sulfur substrates)、鐵源(Iron substrates)或氫源做為脫硝反應之電子供給者[3][4]，目前文獻上以硫源最為廣泛，主要為硫化物(Sulfide)、元素硫(Elemental sulfur)以及硫代硫酸鹽(Thiosulfate)，各別的反應式[2]如下：


自營性脫硝技術可結合缺氧流體化床（Anoxic fluidized bed, AFB），並以硫代硫酸鈉做為電子供給者以處理含硝酸鹽廢水，實驗室測試模組如圖1所示，測試結果(如圖2)顯示，以硫代硫酸鈉作為自營性脫硝反應之電子供給者，當進料為1000 ppm 之硝酸氮濃度時，出水硝酸氮濃度可低於50 ppm，此結果展示以AFB技術進行自營性生物脫硝具有優異處理效能，可應用於低碳氮比之工業廢水之硝酸鹽處理。 

圖1 AFB生物脫硝實驗室模組

                                

圖2 自營性AFB生物脫硝測試結果

參考資料
[1] X. Fu, R. Hou, P. Yang, S. Qian, Z. Feng, Z. Chen, F. Wang, R. Yuan, H. Chen, B. Zhou, Application of external carbon source in heterotrophic denitrification of domestic sewage: A review, Sci. Toltal Environ. 817 (2022) 153061.
[2] S. Huang, Z. Zheng, Q. Wei, I. Han, P. R. Jaffe, Performance od sulfur-based autotrophic denitrification and denitrifiers for wastewater treatment under acidic conditions, Bioresour. Technol. 294 (2019) 122176.
[3] L. Zhang, Y. Song, Y. Zuo, S. Huo, C. Liang, C. Hu, Integrated sulfur- and iron-based autotrophic denitrification process and microbial profiling in an anoxic fluidized-bed membrane bioreactor, Chemosphere 221 (2019) 375-382.
[4] S. Kumar, M. Herrmann, A. Blohm, I. Hilke, T. Frosch, S. E. Trumbore, K. Kusel, Thiosulfate- and hydrogen-driven autotrophic denitrification by a microbial consortium enriched from groundwater of an oligotrophic limestone aquifer, FEMS Microbiol. Ecol. 94 (2018) 1-13.

撰寫人：許皓翔
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