碳源在污水處理中有哪些作用，種類該如何選擇？

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2024-04-18

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)對各種常用的碳源進(jìn)行對比，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，對尾水的排放也會造成一定影響。

　　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?？墒牵瑢τ诓煌奈勰啵煌乃鈼l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。

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