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外加碳源-高效反硝化脫氮除磷劑
文章來源: 日期:2019-1-6 瀏覽次數:1428
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 主題詞   外加碳源  或者復合碳源  生物脫氮除磷劑
1  使用場所:水溫較低時或者碳/≦2.86,污水處理反硝化脫氮除磷
2  COD19-20mg/L  此值可以調整,以CODgCOD/g ,C/N  5.2
3  使用效果:能迅速降低TN ,污泥產率適宜;出水CODSS達到國標一級標準
4  含量20%-30%,接受定制,含量可調
 
由于水體富營養化導致水環境質量日益惡化,對地表水體的生態系統及環境衛生方面造成嚴重影響。目前我國污水處理廠的排放標準按GB18918-2002一級A標準執行。而我國很多城市污水低碳相對高氮磷的水質特點,由于有機物含量偏低,采用常規脫氮工藝無法滿足缺氧反硝化階段對碳源的需求,同時還有聚磷菌的競爭,導致反硝化過程受阻,并抑制異養好氧菌的繁殖,使得氨氮(NH3-N)的同化作用下降,大大影響了污水處理廠的脫氮效果。實踐證明,外加碳源是解決這類問題的最主要手段。
1  當需要處理的污水溫度較低或者碳源不足,都會導致出水不達標,此時添加外來碳源就顯得非常必要。任何外加碳源,或者是有機物,不論是何種類型,進入微生物細胞后,都是殊途同歸,盡管代謝途徑不同,但最終都是代謝為乙酰輔酶A,再進入細胞的三羧酸循環,通過這個循環,來合成微生物生命活動的各種物質如脂類、蛋白質、糖、維生素、酶等活性物質。有的有機物不能利用、有的利用困難、有的容易。對此,碳源的選擇就顯得相對重要,凡是能直接利用的,其反硝化速率快;同樣的碳氮比條件下,反硝化菌群的反硝化效率高。相反則慢、效率也低。這是因為這些不能直接利用的有機物,在細胞內要經過一系列的生物化學合成、轉化,才能轉化為三羧酸循環的前體產物乙酰輔酶A;這期間是需要消耗能源的,也有一個轉化效率的問題。
2  任何外加碳源,都是為了反硝化作用的進行,以達到脫氮、和分解有機物的目的;同時專性好氧聚磷菌 PAOs 在厭氧狀態下打開體內聚合磷酸鹽高能磷酸鍵 ATP,并吸收外界碳源,在體內形成聚合羥基烷酸酯 PHA,在好氧情況下,氧為電子受體,聚磷菌大量吸收水體中的磷酸鹽,同時將體內貯存的 PHA 分解。可見,碳源在待處理水體中的濃度和碳氮比、碳磷比結構與反硝化的速度和除磷脫氮效果的關系密不可分。
2.1一般說來,每去除一毫克的氮需要耗費 5 7. 5 mg 的碳源。
2.2低碳源污水標準
現有理論一般認為,污水中的 COD 250 mg /LBOD5 /TKN( 5 7. 5) 、總磷 > ( 4 6) mg /L,即可歸為高營養物質、低碳源的污水。在這種情況下,以現有技術很難保證同步生物脫氮除磷的達標運行。對此,最直截了當的方法是投加碳源。
2.3進水污水指標 C:P≧17,      可生物除磷。
BOD:COD≧0.3  可生化性良好
                C:TN≦4        進水碳源不足
3 影響微生物活性的因素。以小分子的甲醇、大分子的葡萄糖為例。甲醇是單碳化合物,不能進入 TCA 循環產生還原能量,要進入TCA循環,需要大量的生物化學合成,最后變成乙酰輔酶A,所以其消耗速率相對較低,反硝化速率也較慢葡萄糖的碳氮比最高這主要是由于葡萄糖容易被大多數微生物利用合成細胞物質,而且能產生能量供合成代謝,所以葡萄糖參與細胞合成部分的比例較高,而進行反硝化反應的比例較低,故去除單位 NO3  N 需葡萄糖量較高,因此,選擇一款合適的碳源至關重要。總體而言,復合碳源比單一碳源要好,這是因為微生物菌群的種類要大于單一的種類;一種菌群對應于一種碳源,這樣菌群具有較好的適應性。如采用甲醇馴化得到反硝化菌主要是HyphomicrobiomsppMethyloversatillisspp;碳源種類不同,所適應的菌群也會有所不同。
選擇了合適的外加碳源,其反硝化細菌的活性也受多種因素的制約,具體說來有如下因素
3.1 碳源種類 復合型比單一的要好 碳源種類是影響反硝化菌群結構的重要因,碳源種類不同,所適應的微生物菌群也會不同,其進入三羧酸循環的代謝途徑也會不同,也會影響反硝化菌的馴化時間和代謝模式。
3.2 碳源的投加量,適宜的碳氮比。即使同一類碳源,不同研究得到的投加量也有所變化,主要是由于各種因素引起,如工藝條件,微生物種群條件、微生物種群結構會影響反硝化碳源需求量,如純菌或混合菌群反硝化時碳源投加量會有所不同。
3.3營養條件或者碳源投加模式等也會影響碳源投加量。
3.4工藝類型也影響反硝化菌對碳源的利用效率和程度.活性污泥工藝和生物膜工藝相比較就不同。會影響其碳氮比,也會影響反硝化速率。
3.5  不同外加碳源下,反硝化菌的細胞產率不同,有的碳源會大幅度增加菌群數量,有的緩慢,這主要與不同碳源的代謝途徑有關,有的是直接利用、有的需要生物化學合成、轉化、轉化合成的效率也不一樣。
4 外加碳源影響反硝化效率的因素
4.1 反硝化速率  反硝化速率直接影響污水處理廠反硝化缺氧區的體積。反硝化速率高,較小的缺氧區體積就可 以去除硝態氮;反硝化速率低,需要較大的缺氧區才能滿足反硝化脫氮的要求。不同外加碳源反硝化速率不同。
4.2利用不同的碳源馴化活性污泥,反硝化速率是不相同的。
4.3溫度對反硝化有較大影響。溫度適宜,菌群生命活動旺盛。
4.4 污泥產率 。一方面,較高的污泥產率,會提高反硝化速率;另一方面,過多的污泥產量,對后續污泥處理處置會造成一定影響,尤其是采用生物膜工藝深度反硝化時,污泥產率高會造成出水SS超標或影響后續砂濾等工藝的運行效率
4.5溶解氧與PH值  由于生物濾池反硝化作用是依靠兼性反硝化菌的代謝來完成,在有氧狀態下,反硝化菌進行呼吸作用,消耗氧氣,降解有機物,缺氧狀態下(DO<0.5mg/L)以 NO3N 及反硝化中間產物為電子受體進行反硝化作用,生成氣態氮。因此水體中溶解氧濃度對反硝化效果影響很大。此外,適宜的 PH 與溫度對反硝化菌的生長與代謝也至關重要。
4.6 水力停留時間
5外加碳源量的簡易計算
外加碳源的量受多種因素的制約與影響,為方便起見,可簡化為下列計算式
Cm=5N   式中Cm表示需要投加的外碳源量,以COD計,單位 mg/l
N  需要外部碳源反硝化去除的氮量 以COD計 單位 mg/l
5  反硝化一公斤硝態氮需要外部碳源量,以COD計,KgCOD/KgNO3-N
6 關于碳氮比小于2.86  反硝化菌群在進行反硝化時,在消耗有機物物的同時,微生物發生同化作用合成細胞物質也需要消耗一定量的有機物;因此,實踐工作中,一般以C:N≦4為參考值。
7 關于碳源的更換 碳源一經確定就不要隨便更換,除非有更好的選擇。對于以乙酸鈉為碳源的,由于大部分都是副產醋酸生產,尤其是醫藥化工的副產,其中的醛、苯、酚對微生物的活性有極大的影響,會導致微生物的種群、活性以及數量的變化,使其反硝化效果變差或者適應期延長。
8  本公司碳源,是一種直接碳源。為篩選一個合適的碳源,我們先進行生物化學-三羧酸循環理論上的篩選,再進入實驗室篩選,最終予以確定;這種碳源不需要一系列的生物化學轉化與合成,而是直接轉化為乙酰輔酶A的前體底物,參與TCA,進入微生物的生命活動。
9使用效果  t=12度 時間180min 反硝化速率快8.96mgNO -3 /(gVSS·h);效率高,單位 NO -3 -N 去除量的 CODCr3.52 g/ g;污泥率適宜0.19;單位 NO-3 -N 去除量的碳源投加量4.63 g/ g。效果優秀,出水達到國家一級標準,適應期3天,無亞硝酸鹽氮累積。
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