污水处理中的反硝化碳源
随着国家废水排放标准的提高,对总氮排放的要求进一步提高。特别是一些地区要求市政污水处理厂升级到地面四级标准,其中总氮低于10PPM。为了保证总氮达标排放,添加碳源降低污水中的总氮已成为目前唯一可行的手段。
碳源先容
目前市场上常用的碳源有甲醇、醋酸、醋酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源、污泥水解上清液。在使用过程中,需要根据实际工程情况选择合适的碳源。本文比较了各种常用的碳源,并分析了它们的优缺点:
甲醇
甲醇作为外部碳源,具有运行成本低、污泥产率低的优点。当甲醇碳源不足时,亚硝酸盐积累。以甲醇为碳源时,反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍,最佳碳氮比(COD:氨氮)为2.8 ~ 3.2。
甲醇
然而,当甲醇用作外部碳源时,有三个问题需要注意:
1、甲醇易燃,属A类危险化学品,对储存和使用有严格要求。特别是其存放需要报当地公安部门备案审批,手续繁琐。
2、微生物对甲醇的反应时间较慢,甲醇不能被所有微生物利用,污水处理厂应急碳源投加使用甲醇效果不好;
3、甲醇有一定的毒性作用,长期以甲醇为碳源也会对尾水排放产生一定的影响。
乙酸钠
乙酸钠的优点是可以马上对脱氮过程做出反应,可以作为水厂的应急处理。
由于醋酸钠是小分子有机酸盐,反硝化细菌使用方便,反硝化效果最好。通过实验发现,当碳氮比为4.6时,可达到稳定的反硝化效果,其水解产物为小分子有机物,易被微生物降解,反硝化反应时间快,无毒,可作为应急碳源。但价格昂贵,污泥产生率高,会给污水处理厂的污泥处置带来一定压力。
乙酸钠
使用乙酸钠时应考虑以下三点:
1、醋酸钠多为20%、25%、30%的液体,由于当量COD低,运输成本高,无法长距离运输。
2、污泥产量大,污泥处理成本增加;
3、价格比较高,在污水处理厂几乎不可能大规模添加醋酸钠。
乙酸
乙酸作为碳源类似于乙酸钠。但是,作为一种工业产品,作为碳源使用确实很浪费。
但是有四个缺点:
1、乙酸是一种乙类危险化学品,是一种挥发性酸,是空气污染VOC的重要组成部分。环保部门监管较多,对储存条件要求较高。
2、大部分污水处理厂距离醋酸厂较远,运输成本高,不可能长距离运输。
3、乙酸代谢后的氢离子可降低出水的酸碱度。
市场上醋酸的价格变化很大,价格高的时候用醋酸做碳源比较贵,所以几乎不可能将醋酸应用于污水处理厂的大规模加药。
糖
在糖和碳源中,面粉、蔗糖和葡萄糖是主要的。因为葡萄糖是最简单的糖,目前有很多研究。当碳源充足时,以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比以甲醇为碳源的碳氮高得多,在61 ~ 71之间。碳源对硝酸盐和氮的比还原速率影响不大,但对亚硝酸盐和氮的比积累速率影响很大。发现葡萄糖作为外源碳源时,对亚硝酸盐和氮的比积累速率没有影响。
以葡萄糖为代表的糖作为外部碳源,具有良好的脱氮效果。然而,作为一种多分子化合物,糖容易引起大量细菌的大量繁殖,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。
生物质碳源
随着废水脱氮要求的提高,专门从事碳源生产的新企业不断涌现。它们通过生物工程原理发酵一些糖类和农产品废弃物,生产出无毒无害的生物制品。主要成分是小分子有机酸、醇类和糖类。与单一化学品相比,更容易被微生物利用,使用成本也比单一化学品便宜,因此具有极高的性价比。
但是它的缺点是:产品稳定性有待提高,使用前需要检测每批产品的当量COD。
污泥水解上清液
生物转化挥发性酸VFA来自污泥水解上清液。由于水解产生的VFA具有较高的反硝化速率,碳源可以由污水处理厂直接提供,可以减少污泥的容量,减少碳源输送的问题,是目前比较有利的碳源。
目前,关于污泥水解及其作为外源碳源利用的研究有许多不同的结论,但一般认为它是一种有价值的脱氮方法。然而,对于不同的污泥和不同的水解条件,产生的VFA组分差异很大,不同的组分会导致不同的反硝化速率(这也是许多研究不一致的原因)。因此,如何统一污泥水解产生的VFA的研究和应用仍然是一个大问题。
此外,如果水解污泥直接作为外部碳源,还应考虑污泥水解过程中氮磷的释放。如果这部分氮磷以碳源的形式加入污水中,必然会增加污水处理厂的氮磷负荷。如何解决这个问题是污泥水解物利用的另一个主要问题。
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