外加不同碳源反硝化效果與分析

謝東

摘 要：有些污水廠進(jìn)水COD濃度較低，造成反硝化過程碳源不足，導(dǎo)致出水總氮值不達(dá)標(biāo)，本文研究可投加乙酸鈉和污泥濃縮池上清液作為外加碳源，提高系統(tǒng)的反硝化性能，使總氮值降低，從而解決總氮值難達(dá)一級A的困難。

關(guān)鍵詞：乙酸鈉；總氮；反硝化作用

1 乙酸鈉投加量的確定和分析

補(bǔ)充碳源的靜態(tài)過程試驗(yàn)，認(rèn)為投加COD在一定范圍內(nèi)，外加碳源會導(dǎo)致的系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷相應(yīng)升高，但是并不會對系統(tǒng)硝化能力產(chǎn)生不利影響，因此本試驗(yàn)采用靜態(tài)反應(yīng)器過程試驗(yàn)只需模擬污水處理廠反硝化過程，不需要考慮硝化過程。試驗(yàn)燒杯2L，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，0mg/L（a組）、20mg/L（b組）、40mg/L（c組）、60mg/L（d組）、80mg/L（e組）、100mg/L（f組）的乙酸鈉（以CODcr計）系統(tǒng)在60分鐘時對應(yīng)的系統(tǒng)反硝化率分別為58.8%、63.9%、87.9%、89.7%、98.0%、99.0%，外加碳源5個試驗(yàn)組與未投加碳源試驗(yàn)組比較，其平均反硝化速率分別提高5.1%、29.1%、30.9%、39.2%、40.2%。在120分鐘時，a組和b組兩個實(shí)驗(yàn)組中均有硝氮剩余，系統(tǒng)反硝化率分別為85.9%、92.8%，c～f組硝氮值均接近0mg/L，基本實(shí)現(xiàn)完全反硝化，反硝化后的出水進(jìn)入后面的好氧池后，含碳有機(jī)物被迅速氧化，含氮有機(jī)物實(shí)現(xiàn)氨化和氨氮的硝化作用，使脫氮效果高。外源性碳源的投加大幅度提高了系統(tǒng)反硝化能力，從提高系統(tǒng)總氮去除能力和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，碳源適宜投加量為40～60mg/L（以CODcr記）。

2 污泥濃縮池投加量確定與分析

補(bǔ)充乙酸鈉作為碳源，可以提高系統(tǒng)的反硝化能力，但長期運(yùn)行必將導(dǎo)致單位污水處理成本的增加，而污水處理廠日處理水量較大，總成本相應(yīng)提高。取污泥濃縮池上清液中COD（未過濾）濃度在2400～4000mg/L之間，溶解性COD濃度在1000～1700mg/L之間。試驗(yàn)使用靜態(tài)反應(yīng)器進(jìn)行過程試驗(yàn)，按照進(jìn)水與污泥濃縮池上清液不同配水比，分別按0（a組）、90：1（b組）、60：1（c組）、30：1（d組）、10：1（e組）進(jìn)行混合，進(jìn)行反硝化過程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知，a～e組反硝化過程試驗(yàn)中在60分鐘時對應(yīng)的系統(tǒng)反硝化率分別為53.6%、73.4%、77.9%、92.3%、99.2%，加污泥濃縮池上清液的4個試驗(yàn)組與未投加試驗(yàn)組比較，其平均反硝化速率分別提高19.8%、24.3%、38.7%、39.2%、45.6%。在120分鐘時，a組中硝氮有剩余，系統(tǒng)反硝化率為81.4%，b組～e組反硝化過程試驗(yàn)中系統(tǒng)反硝化率分別為95.0%、96.4%、98.8%、99.2%，硝氮值均小于1mg/L，基本實(shí)現(xiàn)完全反硝化。內(nèi)碳源的投加大幅度提高了系統(tǒng)反硝化能力，但由于剩余污泥中有大量難降解的組分，在進(jìn)入前段厭氧期利用原廢水中的含碳有機(jī)物作為碳源進(jìn)行反硝化速度慢，后段厭氧期反硝化菌利用混合液中的內(nèi)源代謝物進(jìn)一步不完全，使總氮的去除率不高。最終確定進(jìn)水與污泥濃縮池上清液的最優(yōu)投加比為30：1。

3 污水處理廠的生產(chǎn)試驗(yàn)。

取李村河污水廠一期生物池作生產(chǎn)性試驗(yàn)，試驗(yàn)分乙酸鈉按40mg/L投加和進(jìn)水與污泥濃縮池上清液按30：1的比例混合両種條件考察系統(tǒng)處理效果，系統(tǒng)工藝A2/O，水溫為20℃，水量（m/d）35000，DO為2，平均HRT（h）為20，SRT（d）為21，內(nèi)回流為200%，外回流 為100%，容積負(fù)荷（kgCOD/m3·d）為0.278，污泥負(fù)荷（g.COD/g.MLSS.d）為0.070，進(jìn)水COD 平均為300mg/L，NH3-N平均為51mg/L，TN平均56mg/L，工況1加污泥濃縮混合液，工況2加乙酸鈉溶液。

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析工況1

進(jìn)水總氮濃度在49.25mg/L～65.39mg/L之間，總氮平均值為56.54mg/L，系統(tǒng)出水總氮濃度在13.80mg/L～23.00mg/L之間，總氮平均值為17.90mg/L，總氮平均去除率為68.3%，總氮不達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。分析其原因，污泥濃縮池上清液作為碳源補(bǔ)充后，COD濃度提高，但微生物利用的主要為溶解性COD，反硝化細(xì)菌在反硝化過程中利用COD進(jìn)行反硝化去除系統(tǒng)內(nèi)的硝氮，而活性污泥的惰性組分含量高，系統(tǒng)反硝化速率降低，碳源利用率低，且在厭氧反硝化過程中污泥內(nèi)源代謝緩慢，影響厭氧的反硝化出水在進(jìn)入后面的好氧池進(jìn)行氨化脫氮過程，使總氮去除率不高。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析工況2

補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)碳源乙酸鈉，為系統(tǒng)反硝化提供充足的碳源，達(dá)到較高的C/N比，乙酸鈉的有效含量為59%，乙酸鈉的BOD值為0.52g/g，反硝化細(xì)菌在適宜的溫度條件下得到充足的COD能夠進(jìn)行較為徹底的反硝化.系統(tǒng)進(jìn)水總氮濃度在32.64mg/L～69.88mg/L之間，總氮平均值為51.65mg/L，系統(tǒng)出水總氮濃度在11.20mg/L～18.40mg/L之間，總氮平均值為14.67mg/L，總氮平均去除率為71.1%，該試驗(yàn)階段總氮達(dá)標(biāo)率為70.0%。分析認(rèn)為，在碳源較充足、污泥濃度較高、溫度適宜的條件下，系統(tǒng)反硝化能力達(dá)到最優(yōu)，缺氧過程中，硝氮幾乎能夠被完全去除；污水進(jìn)入好氧區(qū)后，含碳有機(jī)物迅速被氧化，含氮有機(jī)物實(shí)現(xiàn)氨化和氨氮的硝化作用，氮元素主要以氨氮形式存在，反應(yīng)完成較徹底，總氮出水降低，去除率高，較穩(wěn)定在15mg/L以下。

4 結(jié)論

（1）在進(jìn)水碳源不足的條件，通過外加碳源可得到解決，完成厭氧反硝化的比較徹底，使出水總氮值降到15mg/L以下，達(dá)一級A排放。

（2）通過靜態(tài)試驗(yàn)找到了外加碳源乙酸鈉和污泥濃縮上清液的最佳投加量值為40mg/L和30：1。

（3）對系統(tǒng)投加両種碳源運(yùn)行的進(jìn)、出水的水質(zhì)指標(biāo)對比分析，反硝化全過程的數(shù)據(jù)研究，外加這兩種碳源可在生產(chǎn)實(shí)際中運(yùn)用，使很難達(dá)標(biāo)的出水總氮達(dá)一級A標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[2]馬天添，宣小軍，張光輝，等.反硝化深床濾池用于污水處理廠提標(biāo)改造[J].設(shè)備管理與維修，2016，（7）：119-120.

（作者單位：青島市李村河污水處理廠）