水處理丨碳源的選擇
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為緩解和控制水體的富營(yíng)養化，國家制定的污水排放標準越來(lái)越嚴格，然而，當前大部分污水處理廠(chǎng)普遍存在低碳相對高氮磷的水質(zhì)特點(diǎn)，由于有機物含量偏低，采用常規脫氮工藝無(wú)法滿(mǎn)足缺氧反硝化階段對碳源的需求，導致反硝化過(guò)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(chǎng)脫氮效果，尤其進(jìn)入低溫季節情況更為嚴重。
為了解決這一問(wèn)題，一方面可以通過(guò)增加反消化缺氧區的體積，延長(cháng)反消化時(shí)間來(lái)增加脫氮效果，但這種方法需要擴建污水處理廠(chǎng)，基建費用高，可操作性不強;另一方面，可以通過(guò)向缺氧區投加外碳源，以補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(chǎng)解決這類(lèi)問(wèn)題的重要手段。
碳源的種類(lèi)
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(guò)程中，需要根據實(shí)際工程情況選擇合適的碳源?，F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
普遍認為甲醇作為外碳源具有運行費用低和污泥產(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.響應時(shí)間較慢，甲醇并不能被所有微生物利用，當投加甲醇后，需要一定的適應期直到它完全富集，發(fā)揮全部效果，當用于污水處理廠(chǎng)應急投加碳源時(shí)效果不佳；
3.甲醇具有一定的毒害作用，長(cháng)期用甲醇作為碳源，對尾水的排放也會(huì )造成一定影響。
2.乙酸鈉
乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)在于它能立即響應反硝化過(guò)程，可作為水廠(chǎng)應急處置時(shí)使用。
普遍認為乙醇反硝化速率不如甲醇高，但由于它沒(méi)有毒性，污泥產(chǎn)率與甲醇相差不多，所以認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，由于當量COD低，運輸費用高，不能遠距離運輸。
2.產(chǎn)泥量大，污泥處理費用增加；
3.價(jià)格較為昂貴，污水處理廠(chǎng)大規模投加乙酸鈉幾乎不可能。
3.乙酸
乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)在于它能立即響應反硝化過(guò)程，能用作水廠(chǎng)運行時(shí)的應急處理。乙酸鈉由于是小分子有機酸的原因，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(chǎng)的污泥處置問(wèn)題也是一個(gè)較大的公關(guān)難題，所以，將乙酸鈉應用于污水處理廠(chǎng)的大規模投加幾乎不可能。
4.糖類(lèi)
以葡萄糖為代表的糖類(lèi)物質(zhì)作為外加碳源處理效果不錯，可是，它作為一種多分子化合物，容易引起細菌的大量繁殖，導致污泥膨脹，增加出水中COD的值，影響出水水質(zhì)，同時(shí)，與醇類(lèi)碳源相比，糖類(lèi)物質(zhì)更容易產(chǎn)生亞硝態(tài)氮積累的現象，所以，并不提倡大量使用葡萄糖作為外投碳源。
缺點(diǎn)：
1.需要現場(chǎng)配置成溶液，勞動(dòng)強度大，投加精準性差，大型污水處理廠(chǎng)無(wú)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(zhù)污水脫氮要求的提高，新興起專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)碳源的企業(yè)，他們通過(guò)生物工程原理，對一些糖類(lèi)、農產(chǎn)品廢料等進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)無(wú)毒無(wú)害的生物制品，主要組分是小分子有機酸、醇類(lèi)、糖類(lèi)。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?xún)r(jià)比。
弊端：
產(chǎn)品的穩定性待提高，使用前需對每批次產(chǎn)品當量COD進(jìn)行檢測。
6.污泥水解上清液
生物轉化揮發(fā)酸VFA 來(lái)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(chǎng)內部提供，在污泥減容的同時(shí)還減少了碳源運輸方面的問(wèn)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，目前不同的結論有很多，但總體認為它作為反硝化脫氮系統的碳源是一種很有價(jià)值的方法?？墒?，對于不同的污泥，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統一化研究應用，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(guò)程中氮磷的釋放問(wèn)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(chǎng)的氮磷負荷，如何解決這個(gè)問(wèn)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(lèi)碳源都能保證出水總氮達到排放標準，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量COD價(jià)格+投加量的綜合算法，需要理論計算加實(shí)際運行的投加量確定；
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。
3.保證污水運行的穩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(chǎng)的運行穩定，如盡可能的避免污泥膨脹、出水COD升高、亞硝基氮累積等。
根據以上，碳源的選擇，不是單純的經(jīng)濟帳，而是與穩定運行實(shí)際相緊密結合的?？茖W(xué)的選擇碳源，才能有效的降低污水處理廠(chǎng)的運行成本和污水處理廠(chǎng)的穩定運行。