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城市污水處理廠反硝化碳源補(bǔ)充的研究

發(fā)布時間：2021-07-09

閱讀文字：【大中小】

碳源在反硝化系統(tǒng)中作用的原理以及碳源的種類

、投加方式等

，研究表明：應(yīng)根據(jù)運行場所的實際情況

，選擇合理的碳源種類

、投加量等因素

，并應(yīng)結(jié)合其他工藝環(huán)節(jié)的實際情況綜合考慮

。

研究城市污水處理廠反硝化階段外加碳源的研究

，找到碳源投加的種類

、投加量計算方法、投加方式

，為污水廠經(jīng)營過程中的措施管理和成本管理提供借鑒經(jīng)驗

。

1.反硝化的原理

反硝化反應(yīng)是將硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成N2的過程。反硝化細(xì)菌包括假單胞菌屬

，反硝化桿菌屬

，螺旋菌數(shù)和無色桿菌屬等

，是一類化能異氧兼性微生物。在有分子態(tài)氧存在時

，它們以有機(jī)物為底物對其進(jìn)行氧化分解

，并以氧作為最終電子受體，而在缺氧條件下

，則利用廢水中各種有機(jī)基質(zhì)作為碳源和電子供體

，以NO2--N和NO3--N作為電子受體而進(jìn)行缺氧呼吸，通過異化和同化作用完成反硝化脫氮過程

。同化反硝化最終形成有機(jī)氮化合物

，成為菌體的組成部分，異化反硝化最終產(chǎn)物是氣態(tài)氮

。

反硝化過程中

，部分反硝化菌只含有硝酸鹽還原酶時，NO3--N只能還原至NO2--N

。硝酸鹽還原酶是一種含有鉬輔基的蛋白質(zhì)復(fù)合物

，它在催化反硝化時有如下電子轉(zhuǎn)移過程。

即首先由黃素蛋白FAD或FMN接受從還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH2轉(zhuǎn)移來的電子

，并將它轉(zhuǎn)移給醌和細(xì)胞色素b

，然后將電子轉(zhuǎn)移給含鉬的硝酸鹽還原酶，使Mo6+還原為Mo5+

，而Mo5+再將電子轉(zhuǎn)移給NO3--N而使其還原為NO2--N

。

反硝化過程中，約96%的NO3--N經(jīng)異化過程還原

，約4%經(jīng)同化過程合成微生物

。

影響反硝化生物處理的環(huán)境因素有碳源、pH

、溶解氧和溫度

；控制因素有水力攪拌強(qiáng)度、硝化液回流比

、污泥濃度

、泥齡等。本文主要研究碳源因素

。

2.碳源投加的現(xiàn)狀

反硝化系統(tǒng)需要碳源

，碳源是有機(jī)物。在市政污水處理廠中

，入網(wǎng)的生活污水可生化性較好

，其中BOD占比較高，可以做反硝化細(xì)菌所需的碳源

，但是多數(shù)情況下該部分碳源的含量不足

。尤其是納管混入工業(yè)廢水后

，所有指標(biāo)均可能升高。TN升高的同時

，BOD的占比降低

，反硝化所需的碳源更加不足。

多數(shù)情況下

，原水帶進(jìn)處理系統(tǒng)的碳源不足

，需要外加碳源，投加何種碳源

，投加多少

，什么情況時投加，投加在何處

，何種方式投加均成為碳源投加對于反硝化系統(tǒng)處理能效高低所應(yīng)考慮的問題

。

3.碳源投加分析
3.1碳源的種類：
碳源是有機(jī)物，有機(jī)物作為電子供體

，其本身的分子結(jié)構(gòu)和所含化學(xué)鍵能的高低以及該有機(jī)物是否易于生物降解

、對微生物有沒有毒害影響是判斷碳源種類的重要依據(jù)。目前反硝化補(bǔ)充碳源主要使用的有機(jī)物質(zhì)有：甲醇

、乙醇

、葡萄糖、淀粉

、乙酸鈉

、糞便、有機(jī)廢水等

。其中成本

、安全和適用性成為選擇哪一種碳源的依據(jù)。甲醇和乙醇分子式簡單

，屬于微生物可以快速降解的有機(jī)物

，可以作為良好的碳源供反硝化細(xì)菌使用。但甲醇和乙醇價格較高

，增大了市政污水處理廠的運行成本，不利于成本管理

?div id="m50uktp" class="box-center"> ？梢岳靡约状己鸵掖紴橹鞯墓I(yè)廢料作為碳源，成本較低

，但該工業(yè)廢料應(yīng)考慮碳源濃度和有毒有害雜質(zhì)的問題

。甲醇和乙醇投加還必須注意防火防爆的問題。甲醇和乙醇作為易燃易爆物質(zhì)

，存在較高的危險性

，在成品管理

，投加動力機(jī)械的電機(jī)防爆等方面必須嚴(yán)格要求和控制，避免出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故

。另外工業(yè)級甲醇和乙醇存在低毒性

，投加時操作人員必須注意勞動防護(hù)問題。
乙酸鈉作為強(qiáng)堿弱酸鹽和有機(jī)物

，微生物可快速降解

，價格稍高。但其作為碳源同時還可以作為pH緩沖劑

，均有良好的效果

。并且在市政污水處理廠使用乙酸鈉作為碳源，由于其投加量的限制

，并不會產(chǎn)生鹽分對微生物的影響

，可以放心使用。同理甲酸和乙酸等簡單的有機(jī)酸均可以作為碳源

，只要控制好反硝化系統(tǒng)中的pH即可

。
糞便作為最廉價的碳源，具有較高的效果

。但應(yīng)注意糞便應(yīng)使用進(jìn)行過漚肥后的糞便

，其中的有機(jī)質(zhì)已腐殖化，否則難以被反硝化細(xì)菌快速

、高效的利用

。糞便中含有較多的有毒有害物質(zhì)和異種微生物，使用投加應(yīng)根據(jù)廠內(nèi)生化系統(tǒng)的實際狀況謹(jǐn)慎考慮

。糞便投加還存在環(huán)境衛(wèi)生的問題

，所以目前糞便作為碳源使用并不廣泛。
3.2碳源投加量：
反硝化碳源的投加量應(yīng)通過物料衡算進(jìn)行

，理論計算可知

，每轉(zhuǎn)化1克NO3--N或NO2--N約需要2.6克的BODu。根據(jù)原水中NH3-N含量（包括有機(jī)氮氨化后的NH3-N量）計算出理論上NH3-N全部硝化成為NO3--N或NO2--N的含量

，再加上原水中原有的NO3--N或NO2--N的含量

，計算出反硝化所需的BODu總量。
該BODu總量減去原水中的BOD5總量

，即為所需要外加的理論碳源總量

。一般情況下，實際碳源投加量為理論碳源需求總量的3倍

。實際運行中

，加藥泵的流量范圍選型應(yīng)根據(jù)實際碳源投加量的0.5到3倍總量進(jìn)行。
3.3碳源投加控制：
市政污水處理廠進(jìn)水管網(wǎng)中TN的含量相對穩(wěn)定

，但如果接納工業(yè)廢水

，由于缺乏調(diào)節(jié)池的環(huán)節(jié)

，可能會出現(xiàn)進(jìn)水TN的指標(biāo)波動，在系統(tǒng)進(jìn)水流量不變的情況下

，需要及時控制碳源投加量的大小

。
由于化驗室TN檢測時間較長，無法滿足及時調(diào)整的要求

，可以采用在線監(jiān)測的手段

，將TN、COD

、NH3-N等數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)

，系統(tǒng)經(jīng)過計算自動調(diào)整碳源加藥泵的流量或調(diào)節(jié)閥開度，實現(xiàn)碳源自動投加控制

。
3.4碳源投加位置：
碳源投加點應(yīng)在反硝化池前端進(jìn)行

，必須實現(xiàn)投藥與進(jìn)水及回流液充分混合?div id="m50uktp" class="box-center"> ；旌虾笤陔A段曝氣和潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用下

，與反硝化污泥繼續(xù)充分混合。只有碳源

、污水和污泥充分混合的情況下

，才能保證反硝化細(xì)菌與污染物質(zhì)充分接觸并進(jìn)行足夠時間的反硝化作用，達(dá)到最佳的處理效果

。
投加點可以設(shè)置在進(jìn)水管道上

，也可以設(shè)置在反硝化池進(jìn)水端口，需要注意的是盡量避免短流

，并保證反硝化池的充分?jǐn)嚢?div id="d48novz" class="flower left">

。攪拌不?yīng)過度，過大的水力攪拌強(qiáng)度會造成水力切削和污泥過度碰撞

，造成污泥絮體的物理性解體

，并且造成碳源難以吸附在污泥表面上，影響反硝化效率

。
3.5碳源投加方式：
碳源的投加以粗放式和精確式進(jìn)行

，碳源補(bǔ)充應(yīng)盡量以液態(tài)方式進(jìn)行。條件不滿足的情況下

，可以根據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗

，以固態(tài)碳源的形式，稱重后撒入反硝化池前端

。該方式誤差較大，并應(yīng)考慮固態(tài)碳源入水后的溶解和水解

、電離等過程的時間問題

。
條件滿足的情況下

，應(yīng)盡量以溶液形式投加碳源，并做好計量或自動控制

。碳源溶液的濃度以高量

、較低濃度為宜。
投加前還應(yīng)注意藥品的預(yù)處理

，包括葡萄糖等的溶藥

，加藥泵前過濾，藥品質(zhì)量控制等問題

。
4.碳源投加與其他處理環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)
碳源投加以過量的有機(jī)物加入原水中

，但反硝化消耗的碳源基本與理論碳源消耗量一致，故造成原水中COD升高

。此時還應(yīng)考慮后續(xù)好氧池有機(jī)負(fù)荷的沖擊及納污能力

。避免在TN處理目標(biāo)達(dá)成的同時，COD超標(biāo)

。
碳源在反硝化系統(tǒng)中的投加不能太過超量

，否則會影響反硝化池中的微生物菌種優(yōu)勢。太過量的BOD會造成在缺氧條件下

，出現(xiàn)過多的厭氧細(xì)菌

。也會出現(xiàn)較多的好氧細(xì)菌，消耗BOD和溶解氧

。從而導(dǎo)致好氧細(xì)菌

、厭氧細(xì)菌與反硝化細(xì)菌菌群的競爭關(guān)系，影響反硝化處理效果

。
前置反硝化工藝中

，后續(xù)好氧池的硝化液回流比控制與碳源總量控制也有關(guān)聯(lián)性，硝化液回流比越高

，碳源投加量越高

，該線性關(guān)系應(yīng)于實際運行中調(diào)試取得，故運行中也應(yīng)注意這一點

。
結(jié)論：
碳源投加屬于反硝化處理的關(guān)鍵因素之一

，其控制直接影響了TN出水是否能達(dá)標(biāo)。不同的碳源物質(zhì)種類

，不同的投加量

、投加濃度和投加方式均會影響反硝化系統(tǒng)處理的效率和最終出水TN指標(biāo)的高低。
在市政污水處理廠的技術(shù)管理中

，應(yīng)根據(jù)運行場所的實際情況

，選擇合理的碳源種類、投加量、投加方式等因素

，并應(yīng)結(jié)合其他工藝環(huán)節(jié)的實際情況綜合考慮

。

上一篇：水處理藥劑常見技術(shù)

下一篇：反硝化碳源如何投加？

本文Tags標(biāo)簽：反硝化碳源補(bǔ)充,乙酸鈉,固態(tài)碳源,城市污水處理廠碳源補(bǔ)充

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