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碳源在污水处理中的作用,种类该怎么选?

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碳源在污水处理中的作用,种类该怎么选?

发布日期:2021/7/23 16:17:58 点击:174

复合菌种好氧型

为缓解和控制水体的富营养化,国家制定的污水排放标准越来越严格,然而,当前大部分污水处理厂普遍存在低碳相对高氮磷的水质特点,由于有机物含量偏低,采用常规脱氮工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求,导致反硝化过程受阻,并控制厌氧好氧菌增殖,使得氨氮(NH3—N)DE 同化作用下降,大大影响了污水处理厂脱氮效果,尤其进入低温季节情况更为严重。(下图中的菌种激活剂可以作为补充碳源,同时优化菌种繁殖速度的功效)


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,可以通过向缺氧区投加外碳源,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。

碳源的种类


目前市面上常用的碳源:甲醇、乙酸、乙酸钠、面粉、葡萄糖、生物质

碳源、污泥水解上清液、啤酒废水及垃圾渗滤液等。在使用过程中,需要根据实际工程情况选择合适的碳源。现对各种常用的碳源进行对比,分析各种碳源的优缺点:


1.甲醇


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,甲醇作为碳源时,C/N〉5时能达到较好效果,但其弊端有三:


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影响。


2.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。


3.乙酸


乙酸钠的优点在于它能立即响应反硝化过程,能用作水厂运行时的应急处理。乙酸钠由于是小分子有机酸的原因,反硝化菌易于利用,脱氮效果是最好的,但是由于价格较贵,污泥产率高,且目前污水厂的污泥处置问题也是一个较大的公关难题,所以,将乙酸钠应用于污水处理厂的大规模投加几乎不可能。


4.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。


5.生物质碳源


随着污水脱氮要求的提高,新兴起专业生产碳源的企业,他们通过生物工程原理,对一些糖类、农产品废料等进行发酵,生产无毒无害的生物制品,主要组分是小分子有机酸、醇类、糖类。其较单一的化学品更容易被微生物利用,其使用成本比单一化学品便宜,具备极高的性价比。


弊端:


产品的稳定性待提高,使用前需对每批次产品当量COD进行检测。


6.污泥水解上清液


生物转化挥发酸VFA 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VFA 的组分有较大的差别,而由于组分不同,又能引起反硝化速率的不同(这也是为何很多研究不一致的原因),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。