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到地面四級標(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:
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。當(dāng)甲醇碳源不足時,亞硝酸鹽積累。以甲醇為碳源時,反硝化速率比以葡萄糖為碳源時快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,有三個問題需要注意:
1、甲醇易燃,屬A類危險化學(xué)品,對儲存和使用有嚴(yán)格要求。特別是其存放需要報當(dāng)?shù)毓膊块T備案審批,手續(xù)繁瑣。
2、微生物對甲醇的反應(yīng)時間較慢,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對尾水排放產(chǎn)生一定的影響。
乙酸鈉
乙酸鈉的優(yōu)點是可以立即對脫氮過程做出反應(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。通過實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)碳氮比為4.6時,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)時間快,無毒,可作為應(yīng)急碳源。但價格昂貴,污泥產(chǎn)生率高,會給污水處理廠的污泥處置帶來一定壓力。
乙酸鈉
使用乙酸鈉時應(yīng)考慮以下三點:
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,作為碳源使用確實很浪費(fèi)。
但是有四個缺點:
1、乙酸是一種乙類危險化學(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,對儲存條件要求較高。
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。
市場上醋酸的價格變化很大,價格高的時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。因為葡萄糖是最簡單的糖,目前有很多研究。當(dāng)碳源充足時,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。碳源對硝酸鹽和氮的比還原速率影響不大,但對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,對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,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比。
但是它的缺點是:產(chǎn)品穩(wěn)定性有待提高,使用前需要檢測每批產(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)為它是一種有價值的脫氮方法。然而,對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,必然會增加污水處理廠的氮磷負(fù)荷。如何解決這個問題是污泥水解物利用的另一個主要問題。
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