浅谈不同碳源应用于生物脱氮的优缺点

北极星环保网讯:本文对在污水处理缺氧池中另加甲醇、酒精、醋酸钠、葡萄糖、污泥水解液、活性污泥系统内碳源、酒厂加工污水以及垃圾渗滤液等碳源时存在的优缺点做了分析，并提出了今后研究新工艺，开发新碳源任重道远。

2015年底，环保部发布新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准》征求意见稿，意见明确指出，自2018年1月1日起，敏感区域内现有城镇污水处理厂执行一级A标准；生态环境脆弱敏感区的污水处理厂执行特别排放标准。高标准的执行，大大加大了污水处理厂的处理压力，总氮超标现象尤为突出。而我国已建成运行的污水处理厂大都有碳源不足的问题存在，导致反硝化进行的不彻底。尤其是我国部分南方污水处理厂原水COD的浓度低于200mg/L，需另投碳源来提高脱氮的效率。

专业人士对外加碳源的类型和用量作了一番研究，发现不同碳源在脱氮反应中所起的效果不同，即使加入量相同，处理结果也不同。现将不同碳源的优缺点叙述如下：

1.不同碳源的优缺点

1.1甲醇

大家都觉得甲醇作为碳源具有成本低和产泥量少等优点。阎宁经过实验发现，在甲醇投加量不足的情况下，会出现亚硝态氮的累积，理想的COD/N为4.3～4.7。王淑莹通过实验发现，甲醇为碳源时理想的COD/N为4.3～10.6。Foglar用甲醇水溶液进行试验发现：COD/N=3.74时反硝化开始进行，COD/N=5.2时反硝化速率到达顶峰。

从实验结果发现，甲醇为碳源时，理想的投加量碳氮比大于5时，反硝化才能进行完全，硝态氮去除率可达95%，产泥率在0.35左右。但也存在缺点：1、甲醇不能被所有细菌消化，反应时间缓慢。2、甲醇被大众所熟知，具有毒性。甲醇对人体有低毒，因为甲醇在人体新陈代谢中会氧化成比甲醇毒性更强的甲醛和甲酸（蚁酸）。3、高度易燃，其蒸气与空气混合，能形成爆炸性混合物。

1.2酒精

尚会来在污水中加入酒精作为碳源，通过实验发现，酒精投加量不足，也会出现亚硝态氮的累积，理想的投加量碳氮比大于5时，反硝化才能进行完全，硝态氮去除率可达85%，产泥率在0.35左右。可见酒精对硝态氮的去除率略低于甲醇，产泥率相当，但无毒，可以考虑作为甲醇的替代品，用于污水处理脱氮反应。

1.3醋酸钠

有关学者在污水中加入醋酸钠作为碳源，通过实验发现，碳氮比在4.6时，可以达到稳定的脱氮效果，而且它的水解物为小分子有机物，能容易被微生物降解，反硝化响应时间快，而且无毒，能作为应急碳源。但是，它价格较贵，产泥率高，对污水厂的污泥处置会带来了一定的压力。

1.4葡萄糖

阎宁经过实验发现，葡萄糖的理想碳氮比在6.4～7.5，比甲醇大得多，而且它是多分子有机物，不易被微生物所利用，容易导致出水中COD的上升，同时与甲醇、酒精相比，葡萄糖更易出现亚硝态氮的累积，因此，不建议大量使用葡萄糖作为碳源。

1.5污泥水解液

污泥池中的水解液是污泥中的有机物经微生物作用下产生，其中的VFA能作为反硝化碳源，起到以废治废的功效。徐亚同通过实验发现，VFA中不同类型的有机物反硝化速率也不同，混合类型的VFA比单一类型的反硝化速率要高。

有关学者分别对初沉池污泥和二沉池污泥的水解液作为碳源进行比较后发现，初沉池污泥水解液不能完全还原硝态氮，效率低，二沉池污泥水解液能完全还原硝态氮，效率高。不同的污泥，水解条件的不同，所产生的VFA成分也不同，从而导致反硝化程度也不同。而且，污泥在水解时会出现氮磷的释放，这部分氮磷作为碳源回到污水处理系统时，会增加氮磷的浓度。上述问题的存在，制约着污泥水解液作为碳源的利用。

1.6活性污泥系统内碳源

活性污泥中的微生物衰老后，会溶解出一定的有机物，有关学者对这有机物作为碳源，进行了研究后，发现该产物脱氮率只有15%。可见，利用活性污泥系统内碳源还有待于更加深入的研究。

1.7酒厂加工污水

酒厂加工污水中含有大量有机物，COD高达10000mg/L，B/C>0.3，可生化性较好，用作反硝化碳源有一定的可行性，起到以废治废的功效，但是数量有限，无法满足大型污水处理厂外加碳源的需求。

1.8垃圾渗滤液

垃圾渗滤液中有机物浓度高，COD高达10000 mg/L多，B/C>0.4，可生化性较好，用作反硝化碳源有一定的可行性，起到以废治废的功效。有关学者在具有脱氮工艺的污水处理系统中加入少量的垃圾渗滤液后发现，碳源不足的问题得到了一定的缓解。但是垃圾渗滤液成分复杂，变化多端，当垃圾渗滤液中氮磷成分较多时，将其作为外加碳源投入到污水处理系统中去，无形中增加了系统的氮磷负荷。所以垃圾渗滤液作为碳源还有待进一步的研究。

2.结论

综上所诉，甲醇、酒精、醋酸钠、葡萄糖等作为外加碳源，使用条件比较成熟，但是使用成本比较高，对污水处理厂的经济效益带来了巨大的压力。污泥水解液、活性污泥系统内碳源、酒厂加工污水以及垃圾渗滤液，因其成分复杂多变，要应用到实际生产当中，还有待进一步的探讨。随着污水污染物排放标准的提高，研究新工艺，开发新碳源任重道远。

延伸阅读：

污水处理如何计算反硝化碳源投加量？

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

外部碳源投加量简易计算方法

生物脱氮除磷外加碳源技术