外加不同碳源反硝化效果與分析

謝東

摘 要：有些污水廠進水COD濃度較低，造成反硝化過程碳源不足，導致出水總氮值不達標，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，提高系統的反硝化性能，使總氮值降低，從而解決總氮值難達一級A的困難。

關鍵詞：乙酸鈉；總氮；反硝化作用

1 乙酸鈉投加量的確定和分析

補充碳源的靜態過程試驗，認為投加COD在一定范圍內，外加碳源會導致的系統有機負荷相應升高，但是并不會對系統硝化能力產生不利影響，因此本試驗采用靜態反應器過程試驗只需模擬污水處理廠反硝化過程，不需要考慮硝化過程。試驗燒杯2L，結果見圖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）系統在60分鐘時對應的系統反硝化率分別為58.8%、63.9%、87.9%、89.7%、98.0%、99.0%，外加碳源5個試驗組與未投加碳源試驗組比較，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組兩個實驗組中均有硝氮剩余，系統反硝化率分別為85.9%、92.8%，c～f組硝氮值均接近0mg/L，基本實現完全反硝化，反硝化后的出水進入后面的好氧池后，含碳有機物被迅速氧化，含氮有機物實現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反硝化能力，從提高系統總氮去除能力和運行經濟性兩方面考慮，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

補充乙酸鈉作為碳源，可以提高系統的反硝化能力，但長期運行必將導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。試驗使用靜態反應器進行過程試驗，按照進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）進行混合，進行反硝化過程試驗，試驗結果見圖2。

由圖2可知，a～e組反硝化過程試驗中在60分鐘時對應的系統反硝化率分別為53.6%、73.4%、77.9%、92.3%、99.2%，加污泥濃縮池上清液的4個試驗組與未投加試驗組比較，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，系統反硝化率為81.4%，b組～e組反硝化過程試驗中系統反硝化率分別為95.0%、96.4%、98.8%、99.2%，硝氮值均小于1mg/L，基本實現完全反硝化。內碳源的投加大幅度提高了系統反硝化能力，但由于剩余污泥中有大量難降解的組分，在進入前段厭氧期利用原廢水中的含碳有機物作為碳源進行反硝化速度慢，后段厭氧期反硝化菌利用混合液中的內源代謝物進一步不完全，使總氮的去除率不高。最終確定進水與污泥濃縮池上清液的最優投加比為30：1。

3 污水處理廠的生產試驗。

取李村河污水廠一期生物池作生產性試驗，試驗分乙酸鈉按40mg/L投加和進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處理效果，系統工藝A2/O，水溫為20℃，水量（m/d）35000，DO為2，平均HRT（h）為20，SRT（d）為21，內回流為200%，外回流 為100%，容積負荷（kgCOD/m3·d）為0.278，污泥負荷（g.COD/g.MLSS.d）為0.070，進水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 試驗數據分析工況1

進水總氮濃度在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%，總氮不達到一級A標準。分析其原因，污泥濃縮池上清液作為碳源補充后，COD濃度提高，但微生物利用的主要為溶解性COD，反硝化細菌在反硝化過程中利用COD進行反硝化去除系統內的硝氮，而活性污泥的惰性組分含量高，系統反硝化速率降低，碳源利用率低，且在厭氧反硝化過程中污泥內源代謝緩慢，影響厭氧的反硝化出水在進入后面的好氧池進行氨化脫氮過程，使總氮去除率不高。

3.2 試驗數據分析工況2

補充優質碳源乙酸鈉，為系統反硝化提供充足的碳源，達到較高的C/N比，乙酸鈉的有效含量為59%，乙酸鈉的BOD值為0.52g/g，反硝化細菌在適宜的溫度條件下得到充足的COD能夠進行較為徹底的反硝化.系統進水總氮濃度在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%，該試驗階段總氮達標率為70.0%。分析認為，在碳源較充足、污泥濃度較高、溫度適宜的條件下，系統反硝化能力達到最優，缺氧過程中，硝氮幾乎能夠被完全去除；污水進入好氧區后，含碳有機物迅速被氧化，含氮有機物實現氨化和氨氮的硝化作用，氮元素主要以氨氮形式存在，反應完成較徹底，總氮出水降低，去除率高，較穩定在15mg/L以下。

4 結論

（1）在進水碳源不足的條件，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，達一級A排放。

（2）通過靜態試驗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）對系統投加両種碳源運行的進、出水的水質指標對比分析，反硝化全過程的數據研究，外加這兩種碳源可在生產實際中運用，使很難達標的出水總氮達一級A標。

參考文獻

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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改造[J].設備管理與維修，2016，（7）：119-120.

（作者單位：青島市李村河污水處理廠）