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外加碳源-高效反硝化脱氮除磷剂
文章来源: 日期:2019-1-6 浏览次数:967
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 主题词   外加碳源  或者复合碳源  生物脱氮除磷剂
1  使用场所:水温较低时或者碳/≦2.86,污水处理反硝化脱氮除磷
2  COD19-20mg/L  此值可以调整,以CODgCOD/g ,C/N  5.2
3  使用效果:能迅速降低TN ,污泥产率适宜;出水CODSS达到国标一级标准
4  含量20%-30%,接受定制,含量可调
 
由于水体富营养化导致水环境质量日益恶化,对地表水体的生态系统及环境卫生方面造成严重影响。目前我国污水处理厂的排放标准按GB18918-2002一级A标准执行。而我国很多城市污水低碳相对高氮磷的水质特点,由于有机物含量偏低,采用常规脱氮工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求,同时还有聚磷菌的竞争,导致反硝化过程受阻,并抑制异养好氧菌的繁殖,使得氨氮(NH3-N)的同化作用下降,大大影响了污水处理厂的脱氮效果。实践证明,外加碳源是解决这类问题的最主要手段。
1  当需要处理的污水温度较低或者碳源不足,都会导致出水不达标,此时添加外来碳源就显得非常必要。任何外加碳源,或者是有机物,不论是何种类型,进入微生物细胞后,都是殊途同归,尽管代谢途径不同,但最终都是代谢为乙酰辅酶A,再进入细胞的三羧酸循环,通过这个循环,来合成微生物生命活动的各种物质如脂类、蛋白质、糖、维生素、酶等活性物质。有的有机物不能利用、有的利用困难、有的容易。对此,碳源的选择就显得相对重要,凡是能直接利用的,其反硝化速率快;同样的碳氮比条件下,反硝化菌群的反硝化效率高。相反则慢、效率也低。这是因为这些不能直接利用的有机物,在细胞内要经过一系列的生物化学合成、转化,才能转化为三羧酸循环的前体产物乙酰辅酶A;这期间是需要消耗能源的,也有一个转化效率的问题。
2  任何外加碳源,都是为了反硝化作用的进行,以达到脱氮、和分解有机物的目的;同时专性好氧聚磷菌 PAOs 在厌氧状态下打开体内聚合磷酸盐高能磷酸键 ATP,并吸收外界碳源,在体内形成聚合羟基烷酸酯 PHA,在好氧情况下,氧为电子受体,聚磷菌大量吸收水体中的磷酸盐,同时将体内贮存的 PHA 分解。可见,碳源在待处理水体中的浓度和碳氮比、碳磷比结构与反硝化的速度和除磷脱氮效果的关系密不可分。
2.1一般说来,每去除一毫克的氮需要耗费 5 7. 5 mg 的碳源。
2.2低碳源污水标准
现有理论一般认为,污水中的 COD 250 mg /LBOD5 /TKN( 5 7. 5) 、总磷 > ( 4 6) mg /L,即可归为高营养物质、低碳源的污水。在这种情况下,以现有技术很难保证同步生物脱氮除磷的达标运行。对此,最直截了当的方法是投加碳源。
2.3进水污水指标 C:P≧17,      可生物除磷。
BOD:COD≧0.3  可生化性良好
                C:TN≦4        进水碳源不足
3 影响微生物活性的因素。以小分子的甲醇、大分子的葡萄糖为例。甲醇是单碳化合物,不能进入 TCA 循环产生还原能量,要进入TCA循环,需要大量的生物化学合成,最后变成乙酰辅酶A,所以其消耗速率相对较低,反硝化速率也较慢葡萄糖的碳氮比最高这主要是由于葡萄糖容易被大多数微生物利用合成细胞物质,而且能产生能量供合成代谢,所以葡萄糖参与细胞合成部分的比例较高,而进行反硝化反应的比例较低,故去除单位 NO3  N 需葡萄糖量较高,因此,选择一款合适的碳源至关重要。总体而言,复合碳源比单一碳源要好,这是因为微生物菌群的种类要大于单一的种类;一种菌群对应于一种碳源,这样菌群具有较好的适应性。如采用甲醇驯化得到反硝化菌主要是HyphomicrobiomsppMethyloversatillisspp;碳源种类不同,所适应的菌群也会有所不同。
选择了合适的外加碳源,其反硝化细菌的活性也受多种因素的制约,具体说来有如下因素
3.1 碳源种类 复合型比单一的要好 碳源种类是影响反硝化菌群结构的重要因,碳源种类不同,所适应的微生物菌群也会不同,其进入三羧酸循环的代谢途径也会不同,也会影响反硝化菌的驯化时间和代谢模式。
3.2 碳源的投加量,适宜的碳氮比。即使同一类碳源,不同研究得到的投加量也有所变化,主要是由于各种因素引起,如工艺条件,微生物种群条件、微生物种群结构会影响反硝化碳源需求量,如纯菌或混合菌群反硝化时碳源投加量会有所不同。
3.3营养条件或者碳源投加模式等也会影响碳源投加量。
3.4工艺类型也影响反硝化菌对碳源的利用效率和程度.活性污泥工艺和生物膜工艺相比较就不同。会影响其碳氮比,也会影响反硝化速率。
3.5  不同外加碳源下,反硝化菌的细胞产率不同,有的碳源会大幅度增加菌群数量,有的缓慢,这主要与不同碳源的代谢途径有关,有的是直接利用、有的需要生物化学合成、转化、转化合成的效率也不一样。
4 外加碳源影响反硝化效率的因素
4.1 反硝化速率  反硝化速率直接影响污水处理厂反硝化缺氧区的体积。反硝化速率高,较小的缺氧区体积就可 以去除硝态氮;反硝化速率低,需要较大的缺氧区才能满足反硝化脱氮的要求。不同外加碳源反硝化速率不同。
4.2利用不同的碳源驯化活性污泥,反硝化速率是不相同的。
4.3温度对反硝化有较大影响。温度适宜,菌群生命活动旺盛。
4.4 污泥产率 。一方面,较高的污泥产率,会提高反硝化速率;另一方面,过多的污泥产量,对后续污泥处理处置会造成一定影响,尤其是采用生物膜工艺深度反硝化时,污泥产率高会造成出水SS超标或影响后续砂滤等工艺的运行效率
4.5溶解氧与PH值  由于生物滤池反硝化作用是依靠兼性反硝化菌的代谢来完成,在有氧状态下,反硝化菌进行呼吸作用,消耗氧气,降解有机物,缺氧状态下(DO<0.5mg/L)以 NO3N 及反硝化中间产物为电子受体进行反硝化作用,生成气态氮。因此水体中溶解氧浓度对反硝化效果影响很大。此外,适宜的 PH 与温度对反硝化菌的生长与代谢也至关重要。
4.6 水力停留时间
5外加碳源量的简易计算
外加碳源的量受多种因素的制约与影响,为方便起见,可简化为下列计算式
Cm=5N   式中Cm表示需要投加的外碳源量,以COD计,单位 mg/l
N  需要外部碳源反硝化去除的氮量 以COD计 单位 mg/l
5  反硝化一公斤硝态氮需要外部碳源量,以COD计,KgCOD/KgNO3-N
6 关于碳氮比小于2.86  反硝化菌群在进行反硝化时,在消耗有机物物的同时,微生物发生同化作用合成细胞物质也需要消耗一定量的有机物;因此,实践工作中,一般以C:N≦4为参考值。
7 关于碳源的更换 碳源一经确定就不要随便更换,除非有更好的选择。对于以乙酸钠为碳源的,由于大部分都是副产醋酸生产,尤其是医药化工的副产,其中的醛、苯、酚对微生物的活性有极大的影响,会导致微生物的种群、活性以及数量的变化,使其反硝化效果变差或者适应期延长。
8  本公司碳源,是一种直接碳源。为筛选一个合适的碳源,我们先进行生物化学-三羧酸循环理论上的筛选,再进入实验室筛选,最终予以确定;这种碳源不需要一系列的生物化学转化与合成,而是直接转化为乙酰辅酶A的前体底物,参与TCA,进入微生物的生命活动。
9使用效果  t=12度 时间180min 反硝化速率快8.96mgNO -3 /(gVSS·h);效率高,单位 NO -3 -N 去除量的 CODCr3.52 g/ g;污泥率适宜0.19;单位 NO-3 -N 去除量的碳源投加量4.63 g/ g。效果优秀,出水达到国家一级标准,适应期3天,无亚硝酸盐氮累积。
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