不同碳源應用于生物脫氮的優缺點

摘要：本文對在污水處理缺氧池中另加甲醇、酒精、醋酸鈉、葡萄糖、污泥水解液、活性污泥系統內碳源、酒廠加工污水以及垃圾滲濾液等碳源時存在的優缺點做了分析，并提出了今后研究新工藝，開發新碳源任重道遠。

   2015年底，環保部發布新修訂的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》征求意見稿，意見明確指出，自2018年1月1日起，敏感區域內現有城鎮污水處理廠執行一級A標準；生態環境脆弱敏感區的污水處理廠執行特別排放標準。高標準的執行，大大加大了污水處理廠的處理壓力，電鍍廢水處理總氮超標現象尤為突出。而我國已建成運行的污水處理廠大都有碳源不足的問題存在，導致反硝化進行的不徹底。尤其是我國部分南方污水處理廠原水COD的濃度低于200mg/L，需另投碳源來提高脫氮的效率。

    專業人士對外加碳源的類型和用量作了一番研究，發現不同碳源在脫氮反應中所起的效果不同，即使加入量相同，處理結果也不同?，F將不同碳源的優缺點敘述如下： 

    大家都覺得甲醇作為碳源具有成本低和產泥量少等優點。閻寧經過實驗發現，在甲醇投加量不足的情況下，會出現亞硝態氮的累積，理想的COD/N為4.3～4.7。王淑瑩通過實驗發現，甲醇為碳源時理想的COD/N為4.3～10.6。Foglar用甲醇水溶液進行試驗發現：COD/N=3.74時反硝化開始進行，COD/N=5.2時反硝化速率到達頂峰。從實驗結果發現，甲醇為碳源時，理想的投加量碳氮比大于5時，反硝化才能進行完全，硝態氮去除率可達95%，產泥率在0.35左右。但也存在缺點：1、甲醇不能被所有細菌消化，反應時間緩慢。2、甲醇被大眾所熟知，具有毒性。甲醇對人體有低毒，因為甲醇在人體新陳代謝中會氧化成比甲醇毒性更強的甲醛和甲酸（蟻酸）。3、高度易燃，其蒸氣與空氣混合，能形成爆炸性混合物。

    尚會來在污水中加入酒精作為碳源，通過實驗發現，酒精投加量不足，也會出現亞硝態氮的累積，理想的投加量碳氮比大于5時，反硝化才能進行完全，硝態氮去除率可達85%，產泥率在0.35左右?？梢娋凭珜ο鯌B氮的去除率略低于甲醇，產泥率相當，但無毒，可以考慮作為甲醇的替代品，用于污水處理脫氮反應。  

    有關學者在污水中加入醋酸鈉作為碳源，通過實驗發現，碳氮比在4.6時，可以達到穩定的脫氮效果，而且它的水解物為小分子有機物，能容易被微生物降解，反硝化響應時間快，而且無毒，能作為應急碳源。但是，它價格較貴，產泥率高，對污水廠的污泥處置會帶來了一定的壓力。 

    閻寧經過實驗發現，葡萄糖的理想碳氮比在6.4～7.5，比甲醇大得多，而且它是多分子有機物，不易被微生物所利用，容易導致出水中COD的上升，同時與甲醇、酒精相比，葡萄糖更易出現亞硝態氮的累積，因此，不建議大量使用葡萄糖作為碳源。    

    污泥池中的水解液是污泥中的有機物經微生物作用下產生，其中的VFA能作為反硝化碳源，起到以廢治廢的功效。徐亞同通過實驗發現，VFA中不同類型的有機物反硝化速率也不同，混合類型的VFA比單一類型的反硝化速率要高。有關學者分別對初沉池污泥和二沉池污泥的水解液作為碳源進行比較后發現，初沉池污泥水解液不能完全還原硝態氮，效率低，二沉池污泥水解液能完全還原硝態氮，效率高。不同的污泥，水解條件的不同，所產生的VFA成分也不同，從而導致反硝化程度也不同。而且，污泥在水解時會出現氮磷的釋放，這部分氮磷作為碳源回到污水處理系統時，會增加氮磷的濃度。上述問題的存在，制約著污泥水解液作為碳源的利用。

    活性污泥中的微生物衰老后，會溶解出一定的有機物，有關學者對這有機物作為碳源，進行了研究后，發現該產物脫氮率只有15%?？梢?，利用活性污泥系統內碳源還有待于更加深入的研究。   

    酒廠加工污水中含有大量有機物，COD高達10000mg/L，B/C>0.3，可生化性較好，用作反硝化碳源有一定的可行性，起到以廢治廢的功效，但是數量有限，無法滿足大型污水處理廠外加碳源的需求。

    垃圾滲濾液中有機物濃度高，COD高達10000mg/L多，B/C>0.4，可生化性較好，用作反硝化碳源有一定的可行性，起到以廢治廢的功效。有關學者在具有脫氮工藝的污水處理系統中加入少量的垃圾滲濾液后發現，碳源不足的問題得到了一定的緩解。但是垃圾滲濾液成分復雜，變化多端，當垃圾滲濾液中氮磷成分較多時，將其作為外加碳源投入到污水處理系統中去，無形中增加了系統的氮磷負荷。所以垃圾滲濾液作為碳源還有待進一步的研究。  

    綜上所訴，甲醇、酒精、醋酸鈉、葡萄糖等作為外加碳源，使用條件比較成熟，但是使用成本比較高，對污水處理廠的經濟效益帶來了巨大的壓力。污泥水解液、活性污泥系統內碳源、酒廠加工污水以及垃圾滲濾液，因其成分復雜多變，要應用到實際生產當中，還有待進一步的探討。隨著污水污染物排放標準的提高，研究新工藝，開發新碳源任重道遠。