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水處理丨碳源的選擇

轉(zhuǎn)載:

為緩解和控制水體的富營養(yǎng)化,國家制定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格,然而,當(dāng)前大部分污水處理廠普遍存在低碳相對(duì)高氮磷的水質(zhì)特點(diǎn),由于有機(jī)物含量偏低,采用常規(guī)脫氮工藝無法滿足缺氧反硝化階段對(duì)碳源的需求,導(dǎo)致反硝化過程受阻,并抑制厭氧好氧菌增殖,使得氨氮(NH3—N)DE 同化作用下降,大大影響了污水處理廠脫氮效果,尤其進(jìn)入低溫季節(jié)情況更為嚴(yán)重。


為了解決這一問題,一方面可以通過增加反消化缺氧區(qū)的體積,延長反消化時(shí)間來增加脫氮效果,但這種方法需要擴(kuò)建污水處理廠,基建費(fèi)用高,可操作性不強(qiáng);另一方面,可以通過向缺氧區(qū)投加外碳源,以補(bǔ)充碳源的方式提高反消化速率,實(shí)踐證明,投加碳源是污水處理廠解決這類問題的重要手段。


碳源的種類


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、污泥水解上清液、啤酒廢水及垃圾滲濾液等。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?,F(xiàn)對(duì)各種常用的碳源進(jìn)行對(duì)比,分析各種碳源的優(yōu)缺點(diǎn):


1.甲醇


普遍認(rèn)為甲醇作為外碳源具有運(yùn)行費(fèi)用低和污泥產(chǎn)量小的優(yōu)勢,甲醇作為碳源時(shí),C/N〉5時(shí)能達(dá)到較好效果,但其弊端有三:


1.作為化學(xué)藥劑,成本相對(duì)較高;


2.響應(yīng)時(shí)間較慢,甲醇并不能被所有微生物利用,當(dāng)投加甲醇后,需要一定的適應(yīng)期直到它完全富集,發(fā)揮全部效果,當(dāng)用于污水處理廠應(yīng)急投加碳源時(shí)效果不佳;


3.甲醇具有一定的毒害作用,長期用甲醇作為碳源,對(duì)尾水的排放也會(huì)造成一定影響。


2.乙酸鈉


乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)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(shí)使用。


普遍認(rèn)為乙醇反硝化速率不如甲醇高,但由于它沒有毒性,污泥產(chǎn)率與甲醇相差不多,所以認(rèn)為它可以作為甲醇的替代碳源。以乙醇為碳源,硝酸鹽為電子受體時(shí),最佳的C/N=5,碳源缺乏時(shí)會(huì)引起亞硝酸鹽積累。


使用乙酸鈉要考慮以下3點(diǎn):


1.乙酸鈉多為20%、25%、30%的液體,由于當(dāng)量COD低,運(yùn)輸費(fèi)用高,不能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。


2.產(chǎn)泥量大,污泥處理費(fèi)用增加;


3.價(jià)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


乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)在于它能立即響應(yīng)反硝化過程,能用作水廠運(yùn)行時(shí)的應(yīng)急處理。乙酸鈉由于是小分子有機(jī)酸的原因,反硝化菌易于利用,脫氮效果是最好的,但是由于價(jià)格較貴,污泥產(chǎn)率高,且目前污水廠的污泥處置問題也是一個(gè)較大的公關(guān)難題,所以,將乙酸鈉應(yīng)用于污水處理廠的大規(guī)模投加幾乎不可能。


4.糖類


以葡萄糖為代表的糖類物質(zhì)作為外加碳源處理效果不錯(cuò),可是,它作為一種多分子化合物,容易引起細(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,所以,并不提倡大量使用葡萄糖作為外投碳源。


缺點(diǎn):


1.需要現(xiàn)場配置成溶液,勞動(dòng)強(qiáng)度大,投加精準(zhǔn)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(jià)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(duì)一些糖類、農(nóng)產(chǎn)品廢料等進(jìn)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(jī)酸、醇類、糖類。其較單一的化學(xué)品更容易被微生物利用,其使用成本比單一化學(xué)品便宜,具備極高的性價(jià)比。


弊端:


產(chǎn)品的穩(wěn)定性待提高,使用前需對(duì)每批次產(chǎn)品當(dāng)量COD進(jìn)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(shí)還減少了碳源運(yùn)輸方面的問題,所以它是目前比較有優(yōu)勢的碳源。


對(duì)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(rèn)為它作為反硝化脫氮系統(tǒng)的碳源是一種很有價(jià)值的方法??墒?,對(duì)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(gè)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(huì)增加污水處理廠的氮磷負(fù)荷,如何解決這個(gè)問題,是利用污泥水解液的另一大難題。


碳源的選擇


在理論上,各類碳源都能保證出水總氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),但要考慮多個(gè)因素:


1.碳源投加的成本投加成本是碳源的當(dāng)量COD價(jià)格+投加量的綜合算法,需要理論計(jì)算加實(shí)際運(yùn)行的投加量確定;


2.碳源產(chǎn)泥率投加碳源,必定會(huì)增加污泥的產(chǎn)量,而污泥處理成本很高,這個(gè)是選擇碳源必須考慮到的重要一項(xiàng)。


3.保證污水運(yùn)行的穩(wěn)定性投加碳源目的是為了脫氮,因此在選擇碳源的時(shí)候,要兼顧污水處理廠的運(yùn)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。


根據(jù)以上,碳源的選擇,不是單純的經(jīng)濟(jì)帳,而是與穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)際相緊密結(jié)合的??茖W(xué)的選擇碳源,才能有效的降低污水處理廠的運(yùn)行成本和污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。