目前污水处理厂中90%以上的厂家都会采用活性污泥法来处理污水,总氮的去除主要依靠硝化反硝化工艺。
现在常用的、应用较广、成分明确的碳源为乙酸钠、葡萄糖、淀粉、甲醇等。其中甲醇作为碳源时,cod当量高,价格便宜,脱氮效率高,为性价比最高的碳源,但由于其属于易燃易爆危险品,且具有生物毒性,在应用上有很大的局限性;葡萄糖等糖类产品,容易引起细菌的大量繁殖,导致污泥膨胀,处理系统产泥量大,污泥处置成本相应增加;淀粉作为大分子有机物,微生物在利用之前先要通过水解酸化过程,导致反硝化脱氮速率慢,极大地限制了其应用;乙酸钠作为小分子有机酸生成的盐,反硝化菌易于利用,脱氮效果是最好的,能立即响应反硝化过程,30min就能反应完全,低温下反硝化细菌仍然活跃,能用于水厂运行时的应急处理。但是由于价格昂贵,部分污水处理厂的乙酸钠成本已经占到污水处理总成本的40%以上。
活性污泥中的反硝化菌群具有生物多样性,能利用不同成分的碳源通过不同的代谢途径为反硝化过程提供电子,完成生物脱氮。而现行污水厂运营条件下,长期投加单一成分的碳源,会逐渐破坏反硝化甚至整个生化系统的生物多样性,影响总氮及其它污染物的去除效率,大大降低了生化系统的稳定性和抗冲击能力。
在活性污泥中承担脱氮任务的反硝化菌属于异养微生物,除碳源之外,关键生长因子和微量元素对其生长繁殖和生理代谢至关重要。污水中关键生长因子和微量元素的缺失或不足,不仅会影响反硝化菌在活性污泥中的丰度,而且限制了其反硝化活性,极大地降低了生化系统的脱氮负荷。
污水处理过程中一方面降解去除其中的有机污染物,而另一方面还需要外加碳源辅助完成脱氮过程。而生化系统出水中仍有部分由于分子量大,生化降解速率慢,未完全降解但可为脱氮提供碳源的污染物被排出系统,这即影响了出水水质,又极大地造成了碳源的浪费。
因此,需要发明一种用于污水脱氮的高效生物活性碳源,以提高污水中原有碳源的利用率,降低外加碳源的投加量