反硝化碳源的选择原则，非常实用！

2021/7/30 9:21:42 来源：工业废水圈作者：阅读数：355次

我国城市污水普遍存在反硝化碳源不足的问题，碳源不足已成为制约生物脱氮效率的重要因素，污水处理厂选择外加碳源成为必要的手段。

1、脱氮为什么对碳源有需求

硝化过程主要由自养微生物完成，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，硝化过程所需碳源来自 CO2^-、HCO^-等无机碳源；硝化菌的世代期较异养菌长得多，生长繁殖速度缓慢，产率较低，若进水中有机污染物(COD)大大超过氨氮时，异养菌大量繁殖，并在与硝化菌竞争中占优势，逐渐成为优势菌种，从而降低反应器的硝化效率。一般认为处理系统的 BOD 负荷小于0.15BOD/(gMLSS.d)时，硝化反应才能正常进行。

反硝化菌利用碳源作为电子供体，NO^-和NO^-作为电子受体，将 NO^-、NO^-还原成氮气，达到脱氮的效果。当有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无氧情况时，反硝化菌利用硝态氮和亚硝态氮作为能量的电子受体，O^2-作为受氢体生成 HO和 OH^-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。

硝化、反硝化过程对有机物的存在是矛盾的：自养硝化菌适宜在低碳源环境下生存，在大量有机物存在时，对氧气和营养物质的竞争不如好氧异养菌，致使反应器内异养菌成为优势菌种；而反硝化反应需要有机碳源作为电子供体完成脱氮过程。

2、反硝化碳源的选择原则

1）外加碳源易被微生物降解，易被反硝化菌利用，不存在残留物对后续出水达标造成不利影响的间题；

2）反应速度足够快，确保所投加的碳源尽量在厌、缺氧功能区内耗尽，避免增加后续曝气系统的负担和运行成本；

3）不会对系统内的微生物种群类型和含量造成影响，避免投加碳源前后出现微生物的短暂适应性问题；

4）价格便宜，安全性好，且易于投加、保存和运输，可就近获得。

5）常用反硝化碳源的优缺点

目前市面上常用的碳源：甲醇、乙酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源等。在使用过程中，需要根据实际工程情况选择合适的碳源。现对各种常用的碳源进行对比，分析各种碳源的优缺点：

（1）甲醇

普遍认为甲醇作为外碳源具有运行费用低和污泥产量小的优势，甲醇作为碳源时，C/N>5时能达到较好效果。

但其弊端有：

①作为化学药剂，成本相对较高；

②响应时间较慢，甲醇并不能被所有微生物利用，当投加甲醇后，需要一定的适应期直到它完全富集，发挥全部效果，当用于污水处理厂应急投加碳源时效果不佳；

③甲醇具有一定的毒害作用，长期用甲醇作为碳源，对尾水的排放也会造成一定影响。

（2）乙酸钠

乙酸钠的优点在于它能立即响应反硝化过程，可作为水厂应急处置时使用。

普遍认为乙酸钠反硝化速率不如甲醇高，但由于它没有毒性，污泥产率与甲醇相差不多，所以认为它可以作为甲醇的替代碳源。以乙酸钠为碳源，硝酸盐为电子受体时，最佳的C/N=5，碳源缺乏时会引起亚硝酸盐积累。

使用乙酸钠要考虑以下3点：

① 乙酸钠多为20%、25%、30%的液体，由于当量COD低，运输费用高，不能远距离运输；

② 产泥量大，污泥处理费用增加；

③ 价格较为昂贵，污水处理厂大规模投加乙酸钠成本太高。

（3）糖类

以葡萄糖为代表的糖类物质作为外加碳源处理效果不错，可是，它作为一种多分子化合物，容易引起细菌的大量繁殖，导致污泥膨胀，增加出水中COD的值，影响出水水质，同时，与醇类碳源相比，糖类物质更容易产生亚硝态氮积累的现象，所以，并不提倡大量使用葡萄糖作为外投碳源。

缺点：

① 需要现场配置成溶液，劳动强度大，投加精准性差，大型污水处理厂无法使用；

② 工业葡萄糖含杂质多，食品葡萄糖价格贵。

（4）生物质碳源

随着污水脱氮要求的提高，新兴起专业生产碳源的企业，他们通过生物工程原理，对一些糖类、农产品废料等进行发酵，生产无毒无害的生物制品，主要组分是小分子有机酸、醇类、糖类。其较单一的化学品更容易被微生物利用，其使用成本比单一化学品便宜，具备极高的性价比。

弊端：

产品的稳定性待提高，使用前需对每批次产品当量COD进行检测；

（5）污泥水解上清液

生物转化挥发酸 VFA 来源于污泥水解的上清液，由于水解所产生的 VFA 拥有很高的反硝化速率，碳源可以直接由污水厂内部提供，在污泥减容的同时还减少了碳源运输方面的问题，所以它是目前比较有优势的碳源。

对于污泥水解利用做外碳源的研究，目前不同的结论有很多，但总体认为它作为反硝化脱氮系统的碳源是一种很有价值的方法。可是，对于不同的污泥，不同的水解条件，所产生的VFA 的组分有较大的差别，而由于组分不同，又能引起反硝化速率的不同（这也是为何很多研究不一致的原因），所以，如何将污泥水解的产物VFA统一化研究应用，还是一个比较大的难题。

除此以外，若直接将水解污泥作为外碳源，还要考虑到污泥水解过程中氮磷的释放问题，这部分氮磷若以碳源的形式投加到污水中，势必会增加污水处理厂的氮磷负荷，如何解决这个问题，是利用污泥水解液的另一大难题。

在理论上，各类碳源都能保证出水总氮达到排放标准，但要考虑多个因素：

（1）碳源投加的成本

投加成本是碳源的当量COD价格+投加量的综合算法，需要理论计算加实际运行的投加量确定；

（2）碳源产泥率

投加碳源，必定会增加污泥的产量，而污泥处理成本很高，这个是选择碳源必须考虑到的重要一项。

（3）保证污水运行的稳定性

投加碳源目的是为了脱氮，因此在选择碳源的时候，要兼顾污水处理厂的运行稳定，如尽可能的避免污泥膨胀、出水COD升高、亚硝基氮累积等。

根据以上，碳源的选择，不是单纯的经济帐，而是与稳定运行实际相紧密结合的。科学的选择碳源，才能有效的降低污水处理厂的运行成本和污水处理厂的稳定运行。