污水厂脱氮为什么对碳源有需求

发布时间:2021-06-30

我国城市污水普遍存在反硝化碳源不足的问题,碳源不足已成为制约生物脱氮效率的重要因素,污水处理厂选择外加碳源成为必要的手段。

脱氮为什么对碳源有需求

硝化过程主要由自养微生物完成,亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌,硝化过程所需碳源来自 CO2-、HCO-等无机碳源;硝化菌的世代期较异养菌长得多,生长繁殖速度缓慢, 产率较低,若进水中有机污染物(COD)大大超过氨氮时,异养菌大量繁殖,并在与硝化菌竞争中占优势,逐渐成为优势菌种,从而降低反应器的硝化效率。一般认为处理系统的 BOD 负荷小于0.15BOD/(gMLSS.d)时,硝化反应才能正常进行。

反硝化菌利用碳源作为电子供体,NO-和NO-作为电子受体,将 NO-、NO-还原成氮气,达到脱氮的效果。当有溶解氧存在时,反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无氧情况时,反硝化菌利用硝态氮和亚硝态氮作为能量的电子受体,O2-作为受氢体生成 HO和 OH-碱度,有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。

硝化、反硝化过程对有机物的存在是矛盾的:自养硝化菌适宜在低碳源环境下生存,在大量有机物存在时,对氧气和营养物质的竞争不如好氧异养菌,致使反应器内异养菌成为优势菌种;而反硝化反应需要有机碳源作为电子供体完成脱氮过程。

反硝化碳源的选择原则

1)外加碳源易被微生物降解,易被反硝化菌利用,不存在残留物对后续出水达标造成不利影响的间题;

2)反应速度足够快,确保所投加的碳源尽量在厌、缺氧功能区内耗尽,避免增加后续曝气系统的负担和运行成本;

3)不会对系统内的微生物种群类型和含量造成影响,避免投加碳源前后出现微生物的短暂适应性问题;

4)价格便宜,安全性好,且易于投加、保存和运输,可就近获得。

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,如复合碳源、工业废水、垃圾渗滤液。

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。

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