外加不同碳源反硝化效果与分析

谢东

摘 要：有些污水厂进水COD浓度较低，造成反硝化过程碳源不足，导致出水总氮值不达标，本文研究可投加乙酸钠和污泥浓缩池上清液作为外加碳源，提高系统的反硝化性能，使总氮值降低，从而解决总氮值难达一级A的困难。

关键词：乙酸钠；总氮；反硝化作用

1 乙酸钠投加量的确定和分析

补充碳源的静态过程试验，认为投加COD在一定范围内，外加碳源会导致的系统有机负荷相应升高，但是并不会對系统硝化能力产生不利影响，因此本试验采用静态反应器过程试验只需模拟污水处理厂反硝化过程，不需要考虑硝化过程。试验烧杯2L，结果见图1。

由图1可知，0mg/L（a组）、20mg/L（b组）、40mg/L（c组）、60mg/L（d组）、80mg/L（e组）、100mg/L（f组）的乙酸钠（以CODcr计）系统在60分钟时对应的系统反硝化率分别为58.8%、63.9%、87.9%、89.7%、98.0%、99.0%，外加碳源5个试验组与未投加碳源试验组比较，其平均反硝化速率分别提高5.1%、29.1%、30.9%、39.2%、40.2%。在120分钟时，a组和b组两个实验组中均有硝氮剩余，系统反硝化率分别为85.9%、92.8%，c～f组硝氮值均接近0mg/L，基本实现完全反硝化，反硝化后的出水进入后面的好氧池后，含碳有机物被迅速氧化，含氮有机物实现氨化和氨氮的硝化作用，使脱氮效果高。外源性碳源的投加大幅度提高了系统反硝化能力，从提高系统总氮去除能力和运行经济性两方面考虑，碳源适宜投加量为40～60mg/L（以CODcr记）。

2 污泥浓缩池投加量确定与分析

补充乙酸钠作为碳源，可以提高系统的反硝化能力，但长期运行必将导致单位污水处理成本的增加，而污水处理厂日处理水量较大，总成本相应提高。取污泥浓缩池上清液中COD（未过滤）濃度在2400～4000mg/L之间，溶解性COD浓度在1000～1700mg/L之间。试验使用静态反应器进行过程试验，按照进水与污泥浓缩池上清液不同配水比，分别按0（a组）、90：1（b组）、60：1（c组）、30：1（d组）、10：1（e组）进行混合，进行反硝化过程试验，试验结果见图2。

由图2可知，a～e组反硝化过程试验中在60分钟时对应的系统反硝化率分别为53.6%、73.4%、77.9%、92.3%、99.2%，加污泥浓缩池上清液的4个试验组与未投加试验组比较，其平均反硝化速率分别提高19.8%、24.3%、38.7%、39.2%、45.6%。在120分钟时，a组中硝氮有剩余，系统反硝化率为81.4%，b组～e组反硝化过程试验中系统反硝化率分别为95.0%、96.4%、98.8%、99.2%，硝氮值均小于1mg/L，基本实现完全反硝化。内碳源的投加大幅度提高了系统反硝化能力，但由于剩余污泥中有大量难降解的组分，在进入前段厌氧期利用原废水中的含碳有机物作为碳源进行反硝化速度慢，后段厌氧期反硝化菌利用混合液中的内源代谢物进一步不完全，使总氮的去除率不高。最终确定进水与污泥浓缩池上清液的最优投加比为30：1。

3 污水处理厂的生产试验。

取李村河污水厂一期生物池作生产性试验，试验分乙酸钠按40mg/L投加和进水与污泥浓缩池上清液按30：1的比例混合両种条件考察系统处理效果，系统工艺A2/O，水温为20℃，水量（m/d）35000，DO为2，平均HRT（h）为20，SRT（d）为21，内回流为200%，外回流 为100%，容积负荷（kgCOD/m3·d）为0.278，污泥负荷（g.COD/g.MLSS.d）为0.070，进水COD 平均为300mg/L，NH3-N平均为51mg/L，TN平均56mg/L，工况1加污泥浓缩混合液，工况2加乙酸钠溶液。

3.1 试验数据分析工况1

进水总氮浓度在49.25mg/L～65.39mg/L之间，总氮平均值为56.54mg/L，系统出水总氮浓度在13.80mg/L～23.00mg/L之间，总氮平均值为17.90mg/L，总氮平均去除率为68.3%，总氮不达到一级A标准。分析其原因，污泥浓缩池上清液作为碳源补充后，COD浓度提高，但微生物利用的主要为溶解性COD，反硝化细菌在反硝化过程中利用COD进行反硝化去除系统内的硝氮，而活性污泥的惰性组分含量高，系统反硝化速率降低，碳源利用率低，且在厌氧反硝化过程中污泥内源代谢缓慢，影响厌氧的反硝化出水在进入后面的好氧池进行氨化脱氮过程，使总氮去除率不高。

3.2 试验数据分析工况2

补充优质碳源乙酸钠，为系统反硝化提供充足的碳源，达到较高的C/N比，乙酸钠的有效含量为59%，乙酸钠的BOD值为0.52g/g，反硝化细菌在适宜的温度条件下得到充足的COD能够进行较为彻底的反硝化.系统进水总氮浓度在32.64mg/L～69.88mg/L之间，总氮平均值为51.65mg/L，系统出水总氮浓度在11.20mg/L～18.40mg/L之间，总氮平均值为14.67mg/L，总氮平均去除率为71.1%，该试验阶段总氮达标率为70.0%。分析认为，在碳源较充足、污泥浓度较高、温度适宜的条件下，系统反硝化能力达到最优，缺氧过程中，硝氮几乎能够被完全去除；污水进入好氧区后，含碳有机物迅速被氧化，含氮有机物实现氨化和氨氮的硝化作用，氮元素主要以氨氮形式存在，反应完成较彻底，总氮出水降低，去除率高，较稳定在15mg/L以下。

4 结论

（1）在进水碳源不足的条件，通过外加碳源可得到解决，完成厌氧反硝化的比较彻底，使出水总氮值降到15mg/L以下，达一级A排放。

（2）通过静态试验找到了外加碳源乙酸钠和污泥浓缩上清液的最佳投加量值为40mg/L和30：1。

（3）对系统投加両种碳源运行的进、出水的水质指标对比分析，反硝化全过程的数据研究，外加这两种碳源可在生产实际中运用，使很难达标的出水总氮达一级A标。

参考文献

[1]徐亚同.废水生物处理的运行与管理[M].中国轻工业出版社，2009.

[2]马天添，宣小军，张光辉，等.反硝化深床滤池用于污水处理厂提标改造[J].设备管理与维修，2016，（7）：119-120.

（作者单位：青岛市李村河污水处理厂）