碳源在污水處理中有哪些作用，種類該如何選擇？

發布時間：

2024-04-18

為緩解和控制水體的富營養化，國家制定的污水排放標準越來越嚴格，然而，當前大部分污水處理廠普遍存在低碳相對高氮磷的水質特點，由于有機物含量偏低，采用常規脫氮工藝無法滿足缺氧反硝化階段對碳源的需求，導致反硝化過程受阻，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脫氮效果，尤其進入低溫季節情況更為嚴重。

　　為了解決這一問題，一方面可以通過增加反消化缺氧區的體積，延長反消化時間來增加脫氮效果，但這種方法需要擴建污水處理廠，基建費用高，可操作性不強;另一方面，可以通過向缺氧區投加外碳源，以補充碳源的方式提高反消化速率，實踐證明，投加碳源是污水處理廠解決這類問題的重要手段。

　　碳源的種類

　　目前市面上常用的碳源：甲醇、乙酸、乙酸鈉、面粉、葡萄糖、生物質碳源、污泥水解上清液、啤酒廢水及垃圾滲濾液等。在使用過程中，需要根據實際工程情況選擇合適的碳源。現對各種常用的碳源進行對比，分析各種碳源的優缺點：

　　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量小的優勢，甲醇作為碳源時，C/N〉5時能達到較好效果，但其弊端有三：

　　1.作為化學藥劑，成本相對較高;

　　2.響應時間較慢，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，發揮全部效果，當用于污水處理廠應急投加碳源時效果不佳;

　　3.甲醇具有一定的毒害作用，長期用甲醇作為碳源，對尾水的排放也會造成一定影響。

　　2.乙酸鈉

　　乙酸鈉的優點在于它能立即響應反硝化過程，可作為水廠應急處置時使用。

　　普遍認為乙醇反硝化速率不如甲醇高，但由于它沒有毒性，污泥產率與甲醇相差不多，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，最佳的C/N=5，碳源缺乏時會引起亞硝酸鹽積累。

　　使用乙酸鈉要考慮以下3點：

　　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.產泥量大，污泥處理費用增加;

　　3.價格較為昂貴，污水處理廠大規模投加乙酸鈉幾乎不可能。

　　3.乙酸

　　乙酸鈉的優點在于它能立即響應反硝化過程，能用作水廠運行時的應急處理。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，但是由于價格較貴，污泥產率高，且目前污水廠的污泥處置問題也是一個較大的公關難題，所以，將乙酸鈉應用于污水處理廠的大規模投加幾乎不可能。

　　4.糖類

　　以葡萄糖為代表的糖類物質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，同時，與醇類碳源相比，糖類物質更容易產生亞硝態氮積累的現象，所以，并不提倡大量使用葡萄糖作為外投碳源。

　　缺點：

　　1.需要現場配置成溶液，勞動強度大，投加精準性差，大型污水處理廠無法使用。

　　2.工業葡萄糖含雜質多，食品葡萄糖價格貴。

　　5.生物質碳源

　　隨著污水脫氮要求的提高，新興起專業生產碳源的企業，他們通過生物工程原理，對一些糖類、農產品廢料等進行發酵，生產無毒無害的生物制品，主要組分是小分子有機酸、醇類、糖類。其較單一的化學品更容易被微生物利用，其使用成本比單一化學品便宜，具備極高的性價比。

　　弊端：

　　產品的穩定性待提高，使用前需對每批次產品當量COD進行檢測。

　　6.污泥水解上清液

　　生物轉化揮發酸VFA 來源于污泥水解的上清液，由于水解所產生的 VFA 擁有很高的反硝化速率，碳源可以直接由污水廠內部提供，在污泥減容的同時還減少了碳源運輸方面的問題，所以它是目前比較有優勢的碳源。

　　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值的方法。可是，對于不同的污泥，不同的水解條件，所產生的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物VFA統一化研究應用，還是一個比較大的難題。

　　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程中氮磷的釋放問題，這部分氮磷若以碳源的形式投加到污水中，勢必會增加污水處理廠的氮磷負荷，如何解決這個問題，是利用污泥水解液的另一大難題。

　　碳源的選擇

　　在理論上，各類碳源都能保證出水總氮達到排放標準，但要考慮多個因素：

　　1.碳源投加的成本投加成本是碳源的當量COD價格+投加量的綜合算法，需要理論計算加實際運行的投加量確定;

　　2.碳源產泥率投加碳源，必定會增加污泥的產量，而污泥處理成本很高，這個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候，要兼顧污水處理廠的運行穩定，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，不是單純的經濟帳，而是與穩定運行實際相緊密結合的。科學的選擇碳源，才能有效的降低污水處理廠的運行成本和污水處理廠的穩定運行。

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