污水处理中的反硝化碳源

       随着国家废水排放标准的提高，对总氮排放的要求进一步提高。特别是一些地区要求市政污水处理厂升级到地面四级标准，其中总氮低于10PPM。为了保证总氮达标排放，添加碳源降低污水中的总氮已成为目前唯一可行的手段。

碳源介绍

       目前市场上常用的碳源有甲醇、醋酸、醋酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源、污泥水解上清液。在使用过程中，需要根据实际工程情况选择合适的碳源。本文比较了各种常用的碳源，并分析了它们的优缺点：

甲醇

       甲醇作为外部碳源，具有运行成本低、污泥产率低的优点。当甲醇碳源不足时，亚硝酸盐积累。以甲醇为碳源时，反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍，最佳碳氮比(COD:氨氮)为2.8 ~ 3.2。
 

甲醇

       然而，当甲醇用作外部碳源时，有三个问题需要注意：

      1、甲醇易燃，属A类危险化学品，对储存和使用有严格要求。特别是其存放需要报当地公安部门备案审批，手续繁琐。

      2、微生物对甲醇的反应时间较慢，甲醇不能被所有微生物利用，污水处理厂应急碳源投加使用甲醇效果不好；

      3、甲醇有一定的毒性作用，长期以甲醇为碳源也会对尾水排放产生一定的影响。
 

乙酸钠

       乙酸钠的优点是可以立即对脱氮过程做出反应，可以作为水厂的应急处理。

       由于醋酸钠是小分子有机酸盐，反硝化细菌使用方便，反硝化效果最好。通过实验发现，当碳氮比为4.6时，可达到稳定的反硝化效果，其水解产物为小分子有机物，易被微生物降解，反硝化反应时间快，无毒，可作为应急碳源。但价格昂贵，污泥产生率高，会给污水处理厂的污泥处置带来一定压力。

 

乙酸钠

      使用乙酸钠时应考虑以下三点：

     1、醋酸钠多为20%、25%、30%的液体，由于当量COD低，运输成本高，无法长距离运输。

     2、污泥产量大，污泥处理成本增加；

     3、价格比较高，在污水处理厂几乎不可能大规模添加醋酸钠。

乙酸

       乙酸作为碳源类似于乙酸钠。但是，作为一种工业产品，作为碳源使用确实很浪费。

但是有四个缺点：

       1、乙酸是一种乙类危险化学品，是一种挥发性酸，是空气污染VOC的重要组成部分。环保部门监管较多，对储存条件要求较高。

       2、大部分污水处理厂距离醋酸厂较远，运输成本高，不可能长距离运输。

       3、乙酸代谢后的氢离子可降低出水的酸碱度。

      市场上醋酸的价格变化很大，价格高的时候用醋酸做碳源比较贵，所以几乎不可能将醋酸应用于污水处理厂的大规模加药。

糖

       在糖和碳源中，面粉、蔗糖和葡萄糖是主要的。因为葡萄糖是最简单的糖，目前有很多研究。当碳源充足时，以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比以甲醇为碳源的碳氮高得多，在61 ~ 71之间。碳源对硝酸盐和氮的比还原速率影响不大，但对亚硝酸盐和氮的比积累速率影响很大。发现葡萄糖作为外源碳源时，对亚硝酸盐和氮的比积累速率没有影响。

       以葡萄糖为代表的糖作为外部碳源，具有良好的脱氮效果。然而，作为一种多分子化合物，糖容易引起大量细菌的大量繁殖，导致污泥膨胀，增加出水中COD的值，影响出水水质，同时，与醇类碳源相比，糖类物质更容易产生亚硝态氮积累的现象。

生物质碳源

       随着废水脱氮要求的提高，专门从事碳源生产的新企业不断涌现。它们通过生物工程原理发酵一些糖类和农产品废弃物，生产出无毒无害的生物制品。主要成分是小分子有机酸、醇类和糖类。与单一化学品相比，更容易被微生物利用，使用成本也比单一化学品便宜，因此具有极高的性价比。

但是它的缺点是：产品稳定性有待提高，使用前需要检测每批产品的当量COD。
 

污泥水解上清液

       生物转化挥发性酸VFA来自污泥水解上清液。由于水解产生的VFA具有较高的反硝化速率，碳源可以由污水处理厂直接提供，可以减少污泥的容量，减少碳源输送的问题，是目前比较有利的碳源。

       目前，关于污泥水解及其作为外源碳源利用的研究有许多不同的结论，但一般认为它是一种有价值的脱氮方法。然而，对于不同的污泥和不同的水解条件，产生的VFA组分差异很大，不同的组分会导致不同的反硝化速率(这也是许多研究不一致的原因)。因此，如何统一污泥水解产生的VFA的研究和应用仍然是一个大问题。

        此外，如果水解污泥直接作为外部碳源，还应考虑污泥水解过程中氮磷的释放。如果这部分氮磷以碳源的形式加入污水中，必然会增加污水处理厂的氮磷负荷。如何解决这个问题是污泥水解物利用的另一个主要问题。

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