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污水處理廠最優(yōu)質(zhì)的的碳源是什么嗎?

發(fā)布時間:2022-01-19

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國家對廢水排放標準的提高,其中總氮排放的要求也進一步提高,尤其一些地區(qū)要求市政污水處理廠提標到地表水準四類標準,其中要求總氮小于10PPM,為保證總氮達標排放,通過外加碳源降低污水中總氮的量,成為了目前唯一適用于實踐的手段。

一、碳源介紹

目前市面上常用的碳源:甲醇、乙酸、乙酸鈉、面粉、葡萄糖、生物質(zhì)碳源及污泥水解上清液等。在使用過程中,需要根據(jù)實際工程情況選擇合適的碳源?,F(xiàn)對各種常用的碳源進行對比,分析各種碳源的優(yōu)缺點:

1、甲醇

甲醇作為外碳源具有運行費用低和污泥產(chǎn)量小的優(yōu)勢,在甲醇碳源不足時,存在亞硝酸鹽積累的現(xiàn)象。以甲醇為碳源時的反硝化速率比以葡萄糖為碳源時快3倍,其最佳碳氮比(COD:氨氮)為 2.8~3.2 。

但甲醇作為外加碳源時,有以下3點問題需關(guān)注:

① 甲醇易燃,為甲類危化品,儲存和使用均有嚴格要求。特別是其儲存需報當?shù)毓膊块T備案審批,手續(xù)繁瑣。

② 微生物對甲醇的響應(yīng)時間較慢,甲醇并不能被所有微生物利用,當甲醇用于污水處理廠應(yīng)急投加碳源時效果不佳;

③ 甲醇具有一定的毒害作用,將甲醇作為長期碳源,對尾水的排放也會造成一定的影響。

2、乙酸鈉

乙酸鈉的優(yōu)點在于它能立即響應(yīng)反硝化過程,可作為水廠應(yīng)急處置時使用。

乙酸鈉由于是小分子有機酸鹽的原因,反硝化菌易于利用,脫氮效果是最好的。通過實驗發(fā)現(xiàn),碳氮比在4.6時,可以達到穩(wěn)定的脫氮效果,而且它的水解物為小分子有機物,能容易被微生物降解,反硝化響應(yīng)時間快,而且無毒,能作為應(yīng)急碳源。但是,它價格較貴,產(chǎn)泥率高,對污水廠的污泥處置會帶來了一定的壓力。

使用乙酸鈉要考慮以下3點:

① 乙酸鈉多為20%、25%、30%的液體,由于當量COD低,運輸費用高,不能遠距離運輸。

② 產(chǎn)泥量大,污泥處理費用增加;

③ 價格較為昂貴,污水處理廠大規(guī)模投加乙酸鈉幾乎不可能。

3、乙酸

乙酸作為碳源,與乙酸鈉類同。但作為工業(yè)化產(chǎn)品,用做碳源確實浪費。

但其弊端有四點:

①乙酸為乙類危化品,也是揮發(fā)性酸,是大氣污染VOC的重要組成部分,環(huán)保部門監(jiān)管多,儲存條件要求高。

②多數(shù)污水處理廠遠離乙酸廠,運輸費用高,不能遠距離運輸。

③乙酸代謝后的氫離子有降低出水pH的可能。

④ 乙酸價格市場變化大,高價時做碳源價格昂貴,將乙酸應(yīng)用于污水處理廠的大規(guī)模投加幾乎不可能。

4、糖類

糖類外加碳源中,以面粉、蔗糖、葡萄糖為主,由于葡萄糖是最簡單的糖,所以目前研究比較多。當碳源充足時,以葡萄糖為碳源的最佳碳氮比較甲醇為碳源時高得多,為 6∶1~7∶1。碳源對硝氮的比還原速率幾乎沒有影響,但是對亞硝氮的比積累速率影響較大,在研究中發(fā)現(xiàn)只有葡萄糖作為外加碳源時對亞硝氮的比累積速率沒有影響。

以葡萄糖為代表的糖類物質(zhì)作為外加碳源使得脫氮效果良好,可是,糖類作為多分子化合物,容易引起細菌的大量繁殖,導致污泥膨脹,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。

但其弊端有二點:

①需要現(xiàn)場配置成溶液,勞動強度大,投加精準性差,大型污水處理廠無法使用。

②工業(yè)葡萄糖含雜質(zhì)多,食品葡萄糖價格貴。

5、生物質(zhì)碳源

隨著污水脫氮要求的提高,新興起專業(yè)生產(chǎn)碳源的企業(yè),他們通過生物工程原理,對一些糖類、農(nóng)產(chǎn)品廢料等進行發(fā)酵,生產(chǎn)無毒無害的生物制品,主要組分是小分子有機酸、醇類、糖類。其較單一的化學品更容易被微生物利用,其使用成本比單一化學品便宜,具備極高的性價比。

但其弊端:

①產(chǎn)品的穩(wěn)定性待提高,使用前需對每批次產(chǎn)品當量COD進行檢測。

6、污泥水解上清液

生物轉(zhuǎn)化揮發(fā)酸VFA 來源于污泥水解的上清液,由于水解所產(chǎn)生的 VFA 擁有很高的反硝化速率,碳源可以直接由污水廠內(nèi)部提供,在污泥減容的同時還減少了碳源運輸方面的問題,所以它是目前比較有優(yōu)勢的碳源。

對于污泥水解利用做外碳源的研究,目前不同的結(jié)論有很多,但總體認為它作為反硝化脫氮系統(tǒng)的碳源是一種很有價值的方法。可是,對于不同的污泥,不同的水解條件,所產(chǎn)生的VFA 的組分有較大的差別,而由于組分不同,又能引起反硝化速率的不同(這也是為何很多研究不一致的原因),所以,如何將污泥水解的產(chǎn)物VFA統(tǒng)一化研究應(yīng)用,還是一個比較大的難題。

除此以外,若直接將水解污泥作為外碳源,還要考慮到污泥水解過程中氮磷的釋放問題,這部分氮磷若以碳源的形式投加到污水中,勢必會增加污水處理廠的氮磷負荷,如何解決這個問題,是利用污泥水解液的另一大難題

碳源的選擇

目前,有的市政污水處理廠碳源投加費用居高,有的高達0.2-1.0元/噸,為降低污水處理的運行費用,必須選擇性價比高的碳源。

各類碳源投加量都有一個相應(yīng)的范圍,以下為經(jīng)驗數(shù)據(jù),可以通過實際情況確定碳源的投加量,但要在實際運行中要兼顧到亞硝態(tài)氮的累積和產(chǎn)泥率。

投加碳源目的是為了脫氮,因此在選擇碳源的時候,要兼顧污水處理廠的運行穩(wěn)定,如盡可能的避免污泥膨脹、出水COD升高、亞硝基氮累積等。

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