解决城镇污水处理厂生物脱氮除磷所需碳源不足的方法综述

1.4利用污泥开发碳源

采用污泥开发碳源，使得污泥在城市污水处理厂内部进行循环利用，能在一定程度上解决污泥的处置问题，实现污泥的减量化、稳定化和资源化。但由于污泥微生物的细胞壁半刚性结构很难通过直接厌氧水解产酸，只有对污泥进行预处理，以破坏污泥的絮体结构、细胞壁，使其胞内物质能够有效的释放出来，才能获得可溶解性有机物，进而水解产生VFAs。近几年发展起来的污泥预处理方法有：物理法(高压喷射法、珠磨法、超声波法、加热法)、化学法(臭氧氧化法、氯气氧化法、湿式氧化法)、生物法及一些组合方法。VFAs为碳源的反硝化速率高于甲醇、乙醇等传统碳源，因为在生物降解过程中甲醇和乙醇是先被转化成相应的VFAs，然后再进行进一步的降解。但一般城市污水处理厂进水中，每升水含VFAs仅有几十毫克。

目前国内外开始利用生物法使污泥水解发酵来产生VFAs的研究越来越多。以开发碳源为目的的污泥水解酸化的研究重点，应着力于如何使反应保持在产酸阶段，使得VFAs得到积累作为后续生物脱氮除磷的碳源使用。研究较为成熟的还有污泥法中的超声波法并且已达到工程应用程度，利用低频超声波开发碳源，在强化污水脱氮除磷效果达20%~30%[3]的同时还可减少剩余污泥的排放。

需要注意的是，发酵液中不但含有大量的溶解性有机物，还含有大量的N、P，如果直接作为碳源，势必会增加进水的N、P含量，给后续脱氮除磷工艺增加负担。因此需要对发酵液中的N、P进行回收，目前大多数是以鸟粪石沉淀形式回收磷，其次是磷酸钙、磷酸铝及磷酸铁。利用鸟粪石工艺回收N、P在Mg/N=1.8，pH=10.0，P/N=1.13即最佳N、P回收条件下NH4+-N和SOP的去除率为73.6%和82.2%[4]。

2外加碳源

外加碳源大体上可以分为两大类：(1)传统碳源，包括甲醇、乙醇、乙酸等液态有机物及糖类;(2)其他类型的碳源，如工业废水、垃圾渗滤液。

2.1传统碳源

传统碳源是目前研究较为成熟，应用较多的碳源，主要包括：低分子有机物，如甲醇、乙醇、乙酸等以及糖类，如葡萄糖、蔗糖。投加适量这类低分子有机物在反硝化过程中均能实现完全脱氮[5]，由于每种碳源代谢途径不同，造成反硝化速率各不相同其中以乙酸、甲醇的反硝化速率最快，丁酸、丙酸次之，葡萄糖的最慢。反硝化菌要求要求反硝化过程中的碳源是低生长量的碳源。单碳化合物的生长量最低，因为从单碳化合物中合成细胞物质所需能量较大，在一定程度上阻止了细胞的生长，而将碳源氧化，使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气去除，甲醇反应生成二氧化碳和水，没有衍生的副产物，是最清洁的碳源，从这个角度来讲甲醇这种单碳化合物做碳源效果最好，其次是乙醇，糖类等易降解有机物。大量试验结果均显示[6-7]，甲醇、乙醇、乙酸及糖类物质做为碳源时，脱氮效率要明显高于未投加是的反硝化速率，是可利用的碳源。

这类碳源虽然能够取得良好的反硝化效果，但长期投加带来的运行费用增加，是限制其应用的主要因素。

2.2其他碳源

可作为碳源利用的废弃物包括工业废水、垃圾渗滤液，工业废水中的啤酒废水[8]、淀粉废水、合成氨企业的甲醇残液等等，含有大量的糖类、蛋白质、脂肪等，可生化性好且不含有毒有害物质，能够成为生物脱氮除磷的理想碳源。对于一些COD含量高但可生化性不好的废水如造纸废水，可将其与肉类加工废水混合提高可生化性[9]成为有效碳源。在填埋初期的垃圾渗滤液有良好的可生化性[10]将其作为反硝化系统的外加碳源，既能补充污水中碳源含量，又使得垃圾渗滤液得到处理。

上述这些碳源目前由于其数量少，主要用于生产废水的脱氮除磷，在用以提高城市污水处理厂的脱氮除磷效率的应用环节上有待进一步的探讨。

3结语

综上所述，目前已发现的可利用碳源的数量繁多，但是在城市污水处理厂实际运行中，究竟选取何种碳源才能做到经济性、实用性和高效性的协调统一，这成为目前的研究焦点。总体上讲外加碳源能够取得良好的脱氮除磷效果，但长期投加无疑会增加处理运行成本和管理难度，也是限制其应用的主要因素。而内碳源的开发利用只能对提高脱氮除磷效率起到一定的积极作用，而不是特别有效。但可以在满足脱氮除磷的同时达到对废物的资源化利用，降低城镇污水处理厂的运行成本，这符合中国节能减排的环保理念。纵观国内外开发碳源的进程，充分利用内碳源和外碳源以降低外碳源使用时增加的污水处理成本是今后的发展方向和研究重点。

因此，在城市污水处理厂的实际运行中，优选碳源时应注意以下几点：(1)深入了解不同碳源的特性，结合具体的进水水质特点，选择最佳碳源，具体问题具体分析，切忌照搬;(2)可开发利用的碳源种类很多，但考虑到污水处理厂的运行成本，并注意选择可操控性强的碳源，做到经济性和高效性的统一;(3)根据不同碳源的不同性质，还可考虑同时利用多种碳源，做到内、外碳源有机结合，以达到最佳脱氮除磷效果;(4)进一步优化城市污水处理厂的处理工艺和运行参数，提高运行管理水平，最大限度提高整个流程的处理效率。

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