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总氮含量超标,你的碳源选对了吗?
2020-07-30


很多城市污水存在低碳、高氮、高磷的水质特点,在需要脱氮污水处理时,往往是由于碳源不足而导致反硝化的去除率低,使得氨氮的同化作用下降,导致出水TN超标,大大影响了污水处理厂的脱氮效果。

为了解决这一问题,一方面可以通过增加反消化缺氧区的体积,延长反消化时间来增加脱氮效果,但这种方法需要扩建污水处理厂,基建费用高,可操作性不强;另一方面,可以通过投加碳源,以补充碳源的方式提高反消化速率,实践证明,投加碳源是污水处理厂解决这类问题的重要手段。目前外加碳源一般有甲醇、乙酸钠、淀粉、葡萄糖等,下文将对目前应用比较广泛的碳源做一个对比,让大家对各种碳源的优缺点有初步的了解。



一、糖类


以葡萄糖为代表的糖类物质作为外加碳源处理效果不错,可是,它作为一种多分子化合物,容易引起细菌的大量繁殖,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,所以,并不提倡大量使用葡萄糖作为外投碳源。


缺点:

① 需要现场配置成溶液,劳动强度大,投加精准性差,大型污水处理厂无法使用。

② 工业葡萄糖含杂质多,食品葡萄糖价格贵。





二、甲醇


甲醇作为一种易燃易爆的危险品,当采用甲醇作为外加碳源时,其本身具有一定的火灾危险性,因此甲醇加药时对周边环境要求一定的安全距离。普遍认为甲醇作为外碳源,具有运行费用低和污泥产量小的优势。在甲醇碳源不足时,存在亚硝酸盐积累的现象,以甲醇为碳源时的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。



从目前研究来看,甲醇作为碳源时,C/N>5 时能达到较好的效果,但其弊端有三点:

①作为化学药剂,成本相对较高;

②响应时间较慢,甲醇并不能被所有微生物利用,当投加甲醇后,需要一定的适应期直到它完全富集,发挥全部效果,当用于污水处理厂应急投加碳源时效果不佳;

③甲醇具有一定的毒害作用,长期用甲醇作为碳源,对尾水的排放也会造成一定的影响。




三、乙酸钠


乙酸钠的优点在于它能立即响应反硝化过程,可作为水厂应急处置时使用。普遍认为乙醇反硝化速率不如甲醇高,但由于它没有毒性,污泥产率与甲醇相差不多,所以认为它可以作为甲醇的替代碳源。以乙醇为碳源,硝酸盐为电子受体时,最佳的C/N=5,碳源缺乏时会引起亚硝酸盐积累。



使用乙酸钠要考虑以下3点:

① 乙酸钠多为20%、25%、30%的液体,由于当量COD低,运输费用高,不能远距离运输。

② 产泥量大,污泥处理费用增加;

③ 价格较为昂贵,污水处理厂大规模投加乙酸钠几乎不可能。




四、污泥水解上清液


生物转化VFA(挥发性脂肪酸)来源于污泥水解的上清液,由于水解所产生的VFA拥有很高的反硝化速率,碳源可以直接由污水厂内部提供,在污泥减容的同时还减少了碳源运输方面的问题,所以它是目前比较有优势的碳源。

对于污泥水解利用做外碳源的研究,目前不同的结论有很多,但总体认为它作为反硝化脱氮系统的碳源是一种很有价值的方法。可是,对于不同的污泥,不同的水解条件,所产生的污泥中VFA的成分有较大的差别,而由于成分不同,又能引起反硝化速率的不同,所以如何将污泥水解的产物VFA统一化研究应用,还是一个比较大的难题。

除此以外,若直接将水解污泥作为外碳源,还要考虑到污泥水解过程中氮磷的释放问题,这部分氮磷若以碳源的形式投加到污水中,势必会增加污水处理厂的氮磷负荷,如何解决这个问题,是利用污泥水解液的另一大难题。




碳源的选择


在理论上,各类碳源都能保证出水总氮达到排放标准,但要考虑多个因素:


(1)碳源投加的成本

投加成本是碳源的当量COD价格+投加量的综合算法,需要理论计算加实际运行的投加量确定;


(2)碳源产泥率

投加碳源,必定会增加污泥的产量,而污泥处理成本很高,这个是选择碳源必须考虑到的重要一项。


(3)保证污水运行的稳定性

投加碳源目的是为了脱氮,因此在选择碳源的时候,要兼顾污水处理厂的运行稳定,如尽可能的避免污泥膨胀、出水COD升高、亚硝基氮累积等。


根据以上,碳源的选择,不是单纯的经济帐,而是与稳定运行实际相紧密结合的。科学的选择碳源,才能有效的降低污水处理厂的运行成本和污水处理厂的稳定运行。