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污水处理厂外加碳源分析对比
  • 作者:    来源:    时间:2021/10/9    点击:2689


污水处理反硝化脱氮必须以有机物碳源作为电子供体,将亚硝氮或硝氮还原为氮气。

但在污水处理厂实际进水中普票存在碳源不足,导致脱氮除磷效率低下,从而要外加碳源。


一般来说,生物脱氮要求进水BOD5/TN>4,但是很多污水厂进水BOD5/TN远低于这个值,自然出水TN也就无法达到要求。


因不同碳源分子结构各不相同,外加碳源去除污水中氮磷的效果也有一定差异,但在反硝化过程中,能够快速被生物降解、不会产生二次污染的碳源是反硝化过程中电子供体的最佳选择。


目前关注比较多的外加碳源主要有三大类:以液态为主的传统外加碳源( 甲醇、乙醇,乙酸,葡萄糖等) 、可生物降解高分子聚合物以及天然纤维素物质等。



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传统的外加碳源


甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖是目前应用最为广泛的碳源。


它们分子结构简单,有利于微生物的吸收转化,从而促进反硝化细菌的生长繁殖,有效的去除污水中的氮磷。


在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麦芽糖为外加碳源处理低 C/N 比污水的研究中发现,乙酸的反硝化速率最好,甲醇、乙醇和葡萄糖次之,麦芽糖效果最差。


以乙酸钠为外加碳源的反硝化速率为12 mg · (g · h)-1 , 较以乙醇为外碳源的反硝化速率高出约3 mg · (g · h)-1,在相同的投加量下,再以乙酸钠作为反硝化系统的外碳源时,其反硝化能力优于葡萄糖。


传统外加碳源的经济性分析


当然,除了简单方便,运行成本也是污水厂选择外加碳源要考虑的重要指标,因此在这里简单地将三种碳源的经济性进行了比较(各地方数据难免会有所偏差,大家可根据实际情况作对比):


 

外加碳源的经济性对比


从表中我们可以看出投加葡萄糖成本最高,乙酸钠投加成本较低,甲醇一般只有在连续投加时成本最低。假设污水中硝态氮的去除量为5mg/L,则投加乙酸钠的吨水运行成本为0.139元,投加甲醇的运行成本为0.048元,投加葡萄糖的运行成本为0.284元。


从长期投加成本上看,葡萄糖>乙酸钠>甲醇,甲醇经过驯化后,投加成本最低。但是甲醇对运输、储存和使用的安全要求极高,因此选用甲醇作为碳源需要慎重。只有在进水碳源长期不足、总氮长期不达标时,甲醇才是最经济的碳源。乙酸钠从成本、安全性、反应速度各方面而言,具有明显的优势,是污水厂较好的备用外加碳源。



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可生物降解高分子聚合物


早在1991年就有学者提出以PHB作为反硝化碳源去除水中的硝酸氮的设想,并取得了较好的脱氮效果。


研究认为PHB和PCL均能维持7周以上稳定的反硝化脱氮效果,硝酸盐氮的负荷可达10 mg · (L · h)-1。


利用PLA颗粒作为反硝化的固体碳源及生物膜载体,在系统温度为 30℃,硝酸盐氮初始浓度为50mg· L -1 的条件下,PLA的平均反硝化速率可达2.6x103 mg · (g · h)-1,硝酸氮在13h内可以得到完全去除。



3

天然纤维素类物质


天然纤维素类物质作为固体碳源,具有来源广泛、易获取、价格低廉、易生物降解、无毒等优点。


豌豆藤、花生藤、更豆藤、绿豆藤因单位质量释碳量较低,不适宜用作反硝化水处理碳源。相比之下,玉米芯、秸秆等更具备作为理想的固体碳源和生物载体的性能。研究发现,以玉米叶水解液为反硝化碳源,反硝化速率可达24. 30 mg· (g· h)-1,脱氮率高达 97. 20% 。



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展望


写在最后,虽然三种类型的碳源在污水脱氮处理中均有较好的处理效果,也取得了一定的认可,但仍存在一些缺陷


1、液体碳源在研究中存在投加量较难控制,反应速度较快,投加过量和未完全反应的液态有机碳可能进一步造成出水二次污染。所以,在以后应注重投加液体碳源的投加方式与投加时间控制等方面。


2、人工合成高分子聚合物具有释碳稳定,脱氮效率较高的优点,但较高的成本价格影响了其在实际工程中的广泛应用。所以在未来应注重开发处理效果好、价格低廉、能被广泛应用在实际工程中的碳源材料。


3、天然纤维素材料一直以其产量大、价格低、易获取、处理效果佳的特性被认可。但其仍然存在反硝化速率普遍偏低、无法用于处理量较大的工艺、碳源更换、补给困难的现象。因此,完善天然纤维素类碳源在污水处理中的广泛应用是未来的研究重点。(文章来源转载)



 
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