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碳源種類(lèi)那么多 該怎么選擇？
隨著國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，總氮排放要求進(jìn)一步提高，特別是部分地區(qū)要求市政污水處理廠標(biāo)準(zhǔn)到地表水平四種標(biāo)準(zhǔn)，總氮小于10PPM，為了確保總氮排放，通過(guò)添加碳源減少污水總氮，已成為唯一的實(shí)踐手段。
1.碳源介紹。
目前市場(chǎng)上常用的碳源:甲醇.乙酸.乙酸鈉.面粉.葡萄糖.生物質(zhì)碳源和污泥水解清液等。在使用過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際工程情況選擇合適的碳源。現(xiàn)在比較各種常用碳源，分析各種碳源的優(yōu)缺點(diǎn):
1.甲醇
甲醇作為一種外碳源，具有運(yùn)行成本低、污泥產(chǎn)量小的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)甲醇碳源不足時(shí)，亞硝酸鹽積累。以甲醇為碳源時(shí)，反硝化率是葡萄糖為碳源時(shí)的3倍，其最佳碳氮比（COD：氨氮）為2.8~3.2。
但當(dāng)甲醇作為外加碳源時(shí)，應(yīng)注意以下三個(gè)問(wèn)題：
①甲醇易燃，是甲類(lèi)危險(xiǎn)化學(xué)品，對(duì)儲(chǔ)存和使用有嚴(yán)格要求。特別是，其儲(chǔ)存應(yīng)報(bào)當(dāng)?shù)毓膊块T(mén)備案審批，手續(xù)繁瑣。
②微生物對(duì)甲醇的反應(yīng)時(shí)間較慢，當(dāng)甲醇用于污水處理廠應(yīng)急添加碳源時(shí)，甲醇不能被所有微生物使用；
③甲醇有一定的毒性作用，以甲醇為長(zhǎng)期碳源，也會(huì)對(duì)尾水的排放產(chǎn)生一定的影響。
2.乙酸鈉
乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是能立即響應(yīng)反硝化過(guò)程，可作為水廠應(yīng)急處置。
由于乙酸鈉是一種小分子有機(jī)酸鹽，反硝化細(xì)菌易于使用，脫氮效果最好。實(shí)驗(yàn)表明，4.6碳氮比可達(dá)到穩(wěn)定的脫氮效果，其水解物為小分子有機(jī)物，易被微生物降解，反硝化反應(yīng)時(shí)間快，無(wú)毒，可作為應(yīng)急碳源。但價(jià)格昂貴，泥漿產(chǎn)量高，會(huì)給污水處理廠的污泥處理帶來(lái)一定的壓力。
乙酸鈉應(yīng)考慮以下三點(diǎn)：
①乙酸鈉多為20%.25%.30%的液體，由于COD低，運(yùn)輸成本高，不能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。
②產(chǎn)泥量大，污泥處理成本增加；
③價(jià)格相對(duì)昂貴，幾乎不可能在污水處理廠大規(guī)模添加乙酸鈉。
3.乙酸
乙酸作為碳源，類(lèi)似于乙酸鈉。但作為一種工業(yè)產(chǎn)品，它確實(shí)被用作碳源。
但其缺點(diǎn)有四點(diǎn)：
①乙酸是乙類(lèi)危險(xiǎn)化學(xué)品，也是揮發(fā)性酸，是空氣污染VOC的重要組成部分。環(huán)保部門(mén)監(jiān)管多，儲(chǔ)存條件高。
②大多數(shù)污水處理廠遠(yuǎn)離乙酸廠，運(yùn)輸成本高，不能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。
③乙酸代謝后的氫離子有可能降低出水pH。
④乙酸價(jià)格市場(chǎng)變化很大，碳源價(jià)格昂貴，幾乎不可能將乙酸應(yīng)用于污水處理廠。
4.糖類(lèi)
在糖和碳源中，主要是面粉。蔗糖。葡萄糖，因?yàn)槠咸烟鞘亲詈?jiǎn)單的糖，所以有很多研究。當(dāng)碳源充足時(shí)，以葡萄糖為碳源的最佳碳氮遠(yuǎn)高于甲醇為碳源，為6:1~7:1。碳源對(duì)硝氮的比還原率幾乎沒(méi)有影響，但對(duì)亞硝氮的比積累率影響很大。研究發(fā)現(xiàn)，只有葡萄糖作為外加碳源，對(duì)亞硝氮的比積累率沒(méi)有影響。
以葡萄糖為代表的糖作為外加碳源，具有良好的脫氮效果。然而，糖作為一種多分子化合物，容易引起大量細(xì)菌繁殖，導(dǎo)致污泥膨脹，增加水中COD值，影響水質(zhì)。同時(shí)，與醇碳源相比，糖更容易產(chǎn)生亞硝氮積累。
但它有兩個(gè)缺點(diǎn)：
①需現(xiàn)場(chǎng)配置溶液，勞動(dòng)強(qiáng)度大，投加精度差，大型污水處理廠無(wú)法使用。
②工業(yè)葡萄糖雜質(zhì)多，食品葡萄糖價(jià)格昂貴。
5.生物質(zhì)碳源。
隨著污水脫氮要求的提高，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)碳源的企業(yè)新興起來(lái)。他們通過(guò)生物工程原理發(fā)酵一些糖和農(nóng)產(chǎn)品廢料，生產(chǎn)無(wú)毒無(wú)害的生物制品。主要成分是小分子有機(jī)酸、醇和糖。它比單一化學(xué)品更容易被微生物使用，其使用成本比單一化學(xué)品便宜，性?xún)r(jià)比高。
但其弊端：
①產(chǎn)品的穩(wěn)定性有待提高，每批產(chǎn)品的COD在使用前都要進(jìn)行檢測(cè)。
6.污泥水解上清液。
生物轉(zhuǎn)化揮發(fā)酸VFA來(lái)自污泥水解的上清液。由于水解產(chǎn)生的VFA具有較高的反硝化率，碳源可直接由污水處理廠提供。在減少污泥容量的同時(shí)，也減少了碳源運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，是目前比較有利的碳源。
目前，關(guān)于污泥水解利用外碳源的研究有很多不同的結(jié)論，但一般認(rèn)為，作為反硝化脫氮系統(tǒng)的碳源是一種非常有價(jià)值的方法。然而，由于不同的污泥和不同的水解條件，VFA的成分差異很大，由于成分不同，會(huì)導(dǎo)致不同的反硝化這就是為什么許多研究不一致）。因此，如何統(tǒng)一研究和應(yīng)用污泥水解產(chǎn)品VFA仍然是一個(gè)大問(wèn)題。
此外，如果水解污泥直接作為外部碳源，應(yīng)考慮污泥水解過(guò)程中氮磷的釋放。如果這部分氮磷以碳源的形式投入污水，必然會(huì)增加污水處理廠的氮磷負(fù)荷。如何解決這個(gè)問(wèn)題是使用污泥水解液的另一個(gè)主要問(wèn)題。
二、碳源的選擇。
目前，一些市政污水處理廠的碳源投加成本居高不下，有的高達(dá)0.2-1.0元/噸。為了降低污水處理的運(yùn)行成本，必須選擇性?xún)r(jià)比高的碳源。
1.碳源OD的單價(jià)來(lái)衡量碳源的價(jià)格。
由于各種碳源的成分不同，環(huán)境保護(hù)通常以當(dāng)量COD計(jì)算，一般采用萬(wàn)COD當(dāng)量計(jì)算。例如，甲醇當(dāng)量COD為150萬(wàn)，即1噸甲醇相當(dāng)于1500kgCOD當(dāng)量，然后轉(zhuǎn)換為萬(wàn)COD當(dāng)量單價(jià)：
備注：
（1）以上單價(jià)僅供參考，因工業(yè)產(chǎn)品價(jià)格變化較大，計(jì)算時(shí)以實(shí)際采購(gòu)為準(zhǔn)；
（2）由于甲醇是危險(xiǎn)化學(xué)品，公安部門(mén)嚴(yán)禁在污水處理廠儲(chǔ)存；
(3)葡萄糖容易引起污泥膨脹，出水COD升高，使用較少；
通過(guò)上表，發(fā)現(xiàn)乙酸鈉的當(dāng)量COD單價(jià)確實(shí)很貴，這也是目前污水處理廠碳源投加成本高的原因；甲醇是最劃算的碳源，但當(dāng)甲醇在冬季供暖時(shí)，甲醇的單價(jià)也可能上升到4500元/噸，如乙酸，有時(shí)出廠價(jià)高達(dá)4500元/噸。
2.確定碳源投加量。
各種碳源的添加量都有相應(yīng)的范圍。以下是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。碳源的添加量可以通過(guò)實(shí)際情況確定，但亞硝氮的積累和泥漿產(chǎn)量應(yīng)考慮在實(shí)際運(yùn)行中：
（1）甲醇：當(dāng)甲醇添加量不足時(shí)，亞硝氮會(huì)積累，理想的COD/N為4.3~4.7。一些文獻(xiàn)提到，當(dāng)甲醇是碳源時(shí)，理想的COD/N為4.3~10.6。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)甲醇是碳源時(shí)，理想的碳氮比大于5時(shí)，可以完全反硝化。硝氮去除率可達(dá)95%，泥漿產(chǎn)量約為0.35。
（2）乙酸鈉：根據(jù)文獻(xiàn)，將乙酸鈉添加到污水中作為碳源。當(dāng)碳氮比為4.6時(shí)，可達(dá)到穩(wěn)定的脫氮效果，其水解物為小分子有機(jī)物，易被微生物降解，反硝化反應(yīng)時(shí)間快，無(wú)毒，可作為應(yīng)急碳源。但價(jià)格昂貴，泥漿產(chǎn)量高，會(huì)給污水處理廠的污泥處理帶來(lái)一定的壓力。
（3）工業(yè)葡萄糖：閻寧實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)葡萄糖的理想碳氮比6.4~7.5大得多，是多分子有機(jī)物，不易被微生物使用，容易導(dǎo)致水中COD上升。與甲醇和酒精相比，葡萄糖更容易積累亞硝氮。因此，不建議使用大量葡萄糖作為碳源。
3.碳源的選擇。
理論上，各種碳源都能保證出水總氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但要考慮多種因素：
(1)碳源投加成本。
投加成本是碳源當(dāng)量COD價(jià)格+投加量的綜合算法，需要通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際操作來(lái)確定投加量；
(2)碳源產(chǎn)泥率。
增加碳源肯定會(huì)增加污泥的產(chǎn)量，污泥處理成本很高，這是選擇碳源時(shí)必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。
（3）確保污水運(yùn)行的穩(wěn)定性。
添加碳源的目的是脫氮。因此，在選擇碳源時(shí)，應(yīng)考慮污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行，如盡量避免污泥膨脹和出水COD升高。
