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污水廠外加碳源,我為什么要選擇乙酸鈉而不是甲醇?
來源:水處理技術 | 作者:hemeijiakeji | 發布時間: 2021-10-09 | 18 次瀏覽 | 分享到:
水處理廠進水碳源不足,脫氮除磷效率低下,這其實是一個很嚴肅的問題。


做污水處理的水友都知道,反硝化脫氮必須以有機物碳源作為電子供體,將亞硝氮或硝氮還原為氮氣。


一般來說,生物脫氮要求進水BOD5/TN>4,但是很多污水廠進水BOD5/TN遠低于這個值,自然出水TN也就無法達到要求。而這個時候,外加碳源就顯得非常重要了。


因不同碳源分子結構各不相同,外加碳源去除污水中氮磷的效果也有一定差異,但在反硝化過程中,能夠快速被生物降解、不會產生二次污染的碳源是反硝化過程中電子供體的最佳選擇。


目前關注比較多的外加碳源主要有三大類:以液態為主的傳統外加碳源( 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纖維素物質等。



1

傳統的外加碳源


甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖是目前應用最為廣泛的碳源。


它們分子結構簡單,有利于微生物的吸收轉化,從而促進反硝化細菌的生長繁殖,有效的去除污水中的氮磷。


在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麥芽糖為外加碳源處理低 C/N 比污水的研究中發現,乙酸的反硝化速率最好,甲醇、乙醇和葡萄糖次之,麥芽糖效果最差。


以乙酸鈉為外加碳源的反硝化速率為12 mg · (g · h)-1 , 較以乙醇為外碳源的反硝化速率高出約3 mg · (g · h)-1,在相同的投加量下,再以乙酸鈉作為反硝化系統的外碳源時,其反硝化能力優于葡萄糖。


傳統外加碳源的經濟性分析


當然,除了簡單方便,運行成本也是污水廠選擇外加碳源要考慮的重要指標,因此在這里簡單地將三種碳源的經濟性進行了比較(各地方數據難免會有所偏差,大家可根據實際情況作對比):


外加碳源的經濟性對比


從表中我們可以看出投加葡萄糖成本最高,乙酸鈉投加成本較低,甲醇一般只有在連續投加時成本最低。假設污水中硝態氮的去除量為5mg/L,則投加乙酸鈉的噸水運行成本為0.139元,投加甲醇的運行成本為0.048元,投加葡萄糖的運行成本為0.284元。


從長期投加成本上看,葡萄糖>乙酸鈉>甲醇,甲醇經過馴化后,投加成本最低。但是甲醇對運輸、儲存和使用的安全要求極高,因此選用甲醇作為碳源需要慎重。只有在進水碳源長期不足、總氮長期不達標時,甲醇才是最經濟的碳源。乙酸鈉從成本、安全性、反應速度各方面而言,具有明顯的優勢,是污水廠較好的備用外加碳源。



2

可生物降解高分子聚合物


早在1991年就有學者提出以PHB作為反硝化碳源去除水中的硝酸氮的設想,并取得了較好的脫氮效果。


研究認為PHB和PCL均能維持7周以上穩定的反硝化脫氮效果,硝酸鹽氮的負荷可達10 mg · (L · h)-1。


利用PLA顆粒作為反硝化的固體碳源及生物膜載體,在系統溫度為 30℃,硝酸鹽氮初始濃度為50mg· L -1 的條件下,PLA的平均反硝化速率可達2.6x103 mg · (g · h)-1,硝酸氮在13h內可以得到完全去除。



3

天然纖維素類物質


天然纖維素類物質作為固體碳源,具有來源廣泛、易獲取、價格低廉、易生物降解、無毒等優點。


豌豆藤、花生藤、更豆藤、綠豆藤因單位質量釋碳量較低,不適宜用作反硝化水處理碳源。相比之下,玉米芯、秸稈等更具備作為理想的固體碳源和生物載體的性能。研究發現,以玉米葉水解液為反硝化碳源,反硝化速率可達24. 30 mg· (g· h)-1,脫氮率高達 97. 20% 。



4

展望


寫在最后,雖然三種類型的碳源在污水脫氮處理中均有較好的處理效果,也取得了一定的認可,但仍存在一些缺陷


1、液體碳源在研究中存在投加量較難控制,反應速度較快,投加過量和未完全反應的液態有機碳可能進一步造成出水二次污染。所以,在以后應注重投加液體碳源的投加方式與投加時間控制等方面。


2、人工合成高分子聚合物具有釋碳穩定,脫氮效率較高的優點,但較高的成本價格影響了其在實際工程中的廣泛應用。所以在未來應注重開發處理效果好、價格低廉、能被廣泛應用在實際工程中的碳源材料。


3、天然纖維素材料一直以其產量大、價格低、易獲取、處理效果佳的特性被認可。但其仍然存在反硝化速率普遍偏低、無法用于處理量較大的工藝、碳源更換、補給困難的現象。因此,完善天然纖維素類碳源在污水處理中的廣泛應用是未來的研究重點。
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