一、碳源介绍
目前市场上常用的碳源：甲醇、乙酸、乙酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源和污泥水解上清液等。在使用过程中，需要根据实际工程情况选择合适的碳源。现在，我们比较各种常见的碳源，分析它们的优缺点：
1、甲醇
甲醇作为外加碳源，具有运行成本低污泥产量小的优点甲醇碳源不足时，亚硝酸盐积累。以甲醇为碳源时，反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍，其最佳碳氮比为（COD：氨氮）为2.8～3.2。
然而，当甲醇用作额外的碳源时，有三个问题需要关注：
1甲醇易燃，属于甲类危险化学品，储存和使用有严格要求。特别是其存放需要报当地公安部门备案审批，手续繁琐。
②微生物对甲醇的反应时间较慢，甲醇不能被所有微生物利用，在污水处理厂用于应急投加碳源时效果不佳；
③甲醇有一定的毒性作用以甲醇为长期碳源也会对尾水排放产生一定影响。
2、乙酸钠
乙酸钠的优点是可以立即对反硝化过程做出反应，可以作为水厂的应急处理。
因为乙酸钠是小分子有机酸盐，所以反硝化菌容易使用，脱氮效果最好。通过实验发现碳和氮的比例是4.6能达到稳定的反硝化效果，其水解产物为小分子有机物，易被微生物降解，反硝化响应时间快，且无毒，可作为应急碳源。但价格昂贵，且产泥率高，会给污水处理厂的污泥处置带来一定压力。
使用乙酸钠时要考虑以下三点：
①醋酸钠多为20%25%30%由于低当量COD和高运输成本，液体不能长距离运输。
2污泥产量大，污泥处理成本增加；
3价格比较贵，污水处理厂几乎不可能大规模添加乙酸钠。
3、乙酸
作为碳源，乙酸类似于乙酸钠。但是作为一个工业化的产品，用它做碳源真的很浪费。
但其弊端有四点：
①醋酸属于乙类危险化学品，属于挥发性酸，是大气污染VOC的重要组成部分环保部门监管多，对储存条件要求高。
2大部分污水处理厂距离醋酸厂较远，运输成本高，无法远距离运输。
③乙酸代谢后的氢离子可降低出水pH值。
④醋酸的市场变化大，贵的时候做碳源也贵，所以醋酸几乎不可能应用于污水处理厂的大规模投药。
4、糖类
糖加碳源，面粉、蔗糖、葡萄糖是主要的糖，因为葡萄糖是最简单的糖，所以目前有很多研究。当碳源充足时，以葡萄糖为碳源的最适碳氮比以甲醇为碳源的要高得多，从6 ∶ 1到7 ∶ 1不等。碳源对硝酸盐氮的比还原速率影响不大，但对亚硝酸盐氮的比积累速率影响较大发现只有葡萄糖作为额外的碳源对亚硝酸盐氮的比积累速率没有影响。
以葡萄糖为代表的糖类作为外源碳源，具有良好的反硝化作用但糖作为一种大分子化合物，容易引起细菌大量繁殖，导致污泥膨胀，增加出水COD值，影响出水水质同时，与酒精碳源相比，糖更容易产生亚硝酸盐氮积累。
但其弊端有二点：
1需要现场配制成溶液，劳动强度大，加药准确性差，不能用于大型污水处理厂。
②工业葡萄糖杂质多，食用葡萄糖价格昂贵。
5、生物质碳源
随着废水脱氮要求的提高，出现了专门生产碳源的新型企业通过生物工程的原理，他们对一些糖进行了处理、发酵农产品废弃物生产无毒无害的生物产品，主要成分是小分子有机酸、醇类、糖类。与单一化学药剂相比，更容易被微生物利用，其使用成本比单一化学药剂便宜，具有极高的性价比。
但其弊端：产品的稳定性有待提高，每批产品的当量COD需要在使用前进行检测。
6、污泥水解上清液
生物转化挥发性酸VFA来自污泥水解上清液由于水解产生的VFA具有较高的反硝化速率，碳源可以直接由污水厂提供，减少了污泥的体积，减少了碳源运输的问题，因此是目前具有优势的碳源。
目前，关于污泥水解利用作为外加碳源的研究，存在许多不同的结论但总的来说，作为反硝化系统的碳源是一种有价值的方法。可然而，对于不同的污泥和不同的水解条件，VFA的成分差异很大，并且由于成分的不同，反硝化速率也可能不同（这也是很多研究不一致的原因）因此，如何将污泥水解产物VFA的研究和应用统一起来，仍然是一个大问题。
此外，如果直接利用水解污泥作为外加碳源，还应考虑污泥水解过程中氮磷的释放如果这部分氮磷以碳源的形式加入污水中，必然会增加污水处理厂的氮磷负荷如何解决这个问题是污泥水解液利用的另一大难题
二、碳源的选择
目前一些城市污水处理厂的碳源添加成本很高，有的高达0.2-1.0元/吨，为了降低污水处理的运行成本，必须选择性价比高的碳源。
1、碳源的价格以当量COD的单价来衡量
由于各种碳源的成分不同，环保通常以当量COD计算，一般采用万COD当量的计算方法比如甲醇的当量COD是150万，即1吨甲醇相当于1500公斤COD当量，再换算成1万COD当量的单价：
备注：
1）以上单价仅供参考，因工业品价格变动较大，计算时以实际购买为准；
2）因为甲醇是危险化学品，公安部门禁止在污水处理厂存放；
3）葡萄糖使用较少，因为容易造成污泥膨胀，出水COD增加；
从上表发现，醋酸钠的当量COD单价确实贵，这也是目前污水处理厂碳源添加成本高的原因；甲醇是性价比最高的碳源，但冬天用甲醇取暖，甲醇单价也可能涨到4500元/吨，比如醋酸，有时出厂价高达4500元/吨。
2、碳源剂量的确定
各种碳源的用量有相应的范围以下为经验数据，可根据实际情况确定但实际运行中应考虑亚硝酸盐氮的积累和污泥产率：
1）甲醇：在甲醇投加量不足的情况下，会出现亚硝酸盐氮的积累，达到理想的COD/N为4.3～4.7。文献中提到，甲醇作为碳源时，是理想的COD/N为4.3～10.6。实验结果表明，以甲醇为碳源时，只有碳氮比大于5的理想投加量才能完成反硝化，硝酸盐氮的去除率可达95%，产泥率在0.35左右。
2）乙酸钠：根据文献，在污水中加入乙酸钠作为碳源，碳氮比为4.6能达到稳定的反硝化效果，其水解产物为小分子有机物，易被微生物降解，反硝化响应时间快，且无毒，可作为应急碳源。但价格昂贵，且产泥率高，会给污水处理厂的污泥处置带来一定压力。
3）工业葡萄糖：颜宁通过实验发现，工业葡萄糖的理想碳氮比为6.4～7.5，比甲醇大很多，而且是多分子有机物，不容易被微生物利用，容易导致出水COD增加，同时也和甲醇差不多、与酒精相比，葡萄糖更容易积累亚硝酸盐氮，因此不建议大量使用葡萄糖作为碳源。
3、碳源的选择
理论上各种碳源都能保证出水总氮达到排放标准，但要考虑很多因素：
1）碳源投加的成本
添加成本是碳源当量COD价格添加量的综合算法，需要理论计算和实际操作来确定添加量。
2）碳源产泥率
添加碳源肯定会增加污泥的产量，而污泥处理的成本很高，是选择碳源时必须考虑的重要项目。
3）保证污水运行的稳定性。
添加碳源的目的是去除氮因此，在选择碳源时，应考虑污水处理厂的运行稳定性，如尽可能避免污泥膨胀、出水COD升高、亚硝基氮累积等。
综上所述，碳源的选择不是简单的经济账，而是与稳定运行实践紧密结合。科学选择碳源可以有效降低污水处理厂的运行成本和稳定运行。
|
