污水處理中的反硝化碳源
隨著國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)總氮排放的要求進(jìn)一步提高。特別是一些地區(qū)要求市政污水處理廠升級(jí)到地面四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中總氮低于10PPM。為了保證總氮達(dá)標(biāo)排放，添加碳源降低污水中的總氮已成為目前唯一可行的手段。
碳源介紹
目前市場(chǎng)上常用的碳源有甲醇、醋酸、醋酸鈉、面粉、葡萄糖、生物質(zhì)碳源、污泥水解上清液。在使用過程中，需要根據(jù)實(shí)際工程情況選擇合適的碳源。本文比較了各種常用的碳源，并分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)：
甲醇
甲醇作為外部碳源，具有運(yùn)行成本低、污泥產(chǎn)率低的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)甲醇碳源不足時(shí)，亞硝酸鹽積累。以甲醇為碳源時(shí)，反硝化速率比以葡萄糖為碳源時(shí)快3倍，最佳碳氮比(COD:氨氮)為2.8 ~ 3.2。
甲醇
然而，當(dāng)甲醇用作外部碳源時(shí)，有三個(gè)問題需要注意：
1、甲醇易燃，屬A類危險(xiǎn)化學(xué)品，對(duì)儲(chǔ)存和使用有嚴(yán)格要求。特別是其存放需要報(bào)當(dāng)?shù)毓膊块T備案審批，手續(xù)繁瑣。
2、微生物對(duì)甲醇的反應(yīng)時(shí)間較慢，甲醇不能被所有微生物利用，污水處理廠應(yīng)急碳源投加使用甲醇效果不好；
3、甲醇有一定的毒性作用，長期以甲醇為碳源也會(huì)對(duì)尾水排放產(chǎn)生一定的影響。
乙酸鈉
乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是可以立即對(duì)脫氮過程做出反應(yīng)，可以作為水廠的應(yīng)急處理。
由于醋酸鈉是小分子有機(jī)酸鹽，反硝化細(xì)菌使用方便，反硝化效果最好。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳氮比為4.6時(shí)，可達(dá)到穩(wěn)定的反硝化效果，其水解產(chǎn)物為小分子有機(jī)物，易被微生物降解，反硝化反應(yīng)時(shí)間快，無毒，可作為應(yīng)急碳源。但價(jià)格昂貴，污泥產(chǎn)生率高，會(huì)給污水處理廠的污泥處置帶來一定壓力。
乙酸鈉
使用乙酸鈉時(shí)應(yīng)考慮以下三點(diǎn)：
1、醋酸鈉多為20%、25%、30%的液體，由于當(dāng)量COD低，運(yùn)輸成本高，無法長距離運(yùn)輸。
2、污泥產(chǎn)量大，污泥處理成本增加；
3、價(jià)格比較高，在污水處理廠幾乎不可能大規(guī)模添加醋酸鈉。
乙酸
乙酸作為碳源類似于乙酸鈉。但是，作為一種工業(yè)產(chǎn)品，作為碳源使用確實(shí)很浪費(fèi)。
但是有四個(gè)缺點(diǎn)：
1、乙酸是一種乙類危險(xiǎn)化學(xué)品，是一種揮發(fā)性酸，是空氣污染VOC的重要組成部分。環(huán)保部門監(jiān)管較多，對(duì)儲(chǔ)存條件要求較高。
2、大部分污水處理廠距離醋酸廠較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本高，不可能長距離運(yùn)輸。
3、乙酸代謝后的氫離子可降低出水的酸堿度。
市場(chǎng)上醋酸的價(jià)格變化很大，價(jià)格高的時(shí)候用醋酸做碳源比較貴，所以幾乎不可能將醋酸應(yīng)用于污水處理廠的大規(guī)模加藥。
糖
在糖和碳源中，面粉、蔗糖和葡萄糖是主要的。因?yàn)槠咸烟鞘亲詈唵蔚奶?，目前有很多研究。?dāng)碳源充足時(shí)，以葡萄糖為碳源的最佳碳氮比以甲醇為碳源的碳氮高得多，在61 ~ 71之間。碳源對(duì)硝酸鹽和氮的比還原速率影響不大，但對(duì)亞硝酸鹽和氮的比積累速率影響很大。發(fā)現(xiàn)葡萄糖作為外源碳源時(shí)，對(duì)亞硝酸鹽和氮的比積累速率沒有影響。
以葡萄糖為代表的糖作為外部碳源，具有良好的脫氮效果。然而，作為一種多分子化合物，糖容易引起大量細(xì)菌的大量繁殖，導(dǎo)致污泥膨脹，增加出水中COD的值，影響出水水質(zhì)，同時(shí)，與醇類碳源相比，糖類物質(zhì)更容易產(chǎn)生亞硝態(tài)氮積累的現(xiàn)象。
生物質(zhì)碳源
隨著廢水脫氮要求的提高，專門從事碳源生產(chǎn)的新企業(yè)不斷涌現(xiàn)。它們通過生物工程原理發(fā)酵一些糖類和農(nóng)產(chǎn)品廢棄物，生產(chǎn)出無毒無害的生物制品。主要成分是小分子有機(jī)酸、醇類和糖類。與單一化學(xué)品相比，更容易被微生物利用，使用成本也比單一化學(xué)品便宜，因此具有極高的性價(jià)比。
但是它的缺點(diǎn)是：產(chǎn)品穩(wěn)定性有待提高，使用前需要檢測(cè)每批產(chǎn)品的當(dāng)量COD。
污泥水解上清液
生物轉(zhuǎn)化揮發(fā)性酸VFA來自污泥水解上清液。由于水解產(chǎn)生的VFA具有較高的反硝化速率，碳源可以由污水處理廠直接提供，可以減少污泥的容量，減少碳源輸送的問題，是目前比較有利的碳源。
目前，關(guān)于污泥水解及其作為外源碳源利用的研究有許多不同的結(jié)論，但一般認(rèn)為它是一種有價(jià)值的脫氮方法。然而，對(duì)于不同的污泥和不同的水解條件，產(chǎn)生的VFA組分差異很大，不同的組分會(huì)導(dǎo)致不同的反硝化速率(這也是許多研究不一致的原因)。因此，如何統(tǒng)一污泥水解產(chǎn)生的VFA的研究和應(yīng)用仍然是一個(gè)大問題。
此外，如果水解污泥直接作為外部碳源，還應(yīng)考慮污泥水解過程中氮磷的釋放。如果這部分氮磷以碳源的形式加入污水中，必然會(huì)增加污水處理廠的氮磷負(fù)荷。如何解決這個(gè)問題是污泥水解物利用的另一個(gè)主要問題。
推薦閱讀：《碳源的選擇》