摘要：碳源是影響生化過(guò)程脫氮除磷能力與效率的主要因素。以葡萄糖為外加碳源條件下活性污泥處理系統(tǒng)總氮的去除效率從52%提高到73%，總磷的去除效果從80%提高到92%。從污水處理廠運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性考慮，碳源投加量在40mg/L的情況下能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)對(duì)總氮和總磷的出水要求。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；碳源投加；脫氮除磷；葡萄糖

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）07-0120-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.070

Study on effect of nitrogen and phosphorus removal with glucose as carbon source

Yang Chong

（Thunip corp.， ltd.，Beijing 100089，China）

Abstract ： Carbon source is the main factor affecting the ability and efficiency of nitrogen and phosphorus removal in biochemical process. The removal efficiency of total nitrogen in activated sludge treatment system was increased from 52% to 73% with glucose as an external carbon source， and the removal efficiency of total phosphorus was increased from 80% to 92%. Considering that the operation of the WWTP is stable and economical， the amount of carbon source added can stably meet the effluent requirements for total nitrogen and total P at 40 mg/L.

Key words： Sewage treatment plant； Carbon source addition； Nitrogen and phosphorus removal； Glucose

市政污水處理中，存在碳源不足的情況，影響生化池的脫氮除磷的效果，對(duì)總體出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)不利，進(jìn)而影響處理后水排入的環(huán)境水體。本文以污水處理廠碳源不足為背景，將葡萄糖作為碳源進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的除污凈化效果研究，對(duì)于提升整個(gè)污水處理廠的凈化能力而言，具有借鑒意義。

1 污水處理廠碳源投加對(duì)脫氮除磷的重要性分析

碳源不足導(dǎo)致生化處理單元的脫氮除磷效果不能達(dá)到理想狀態(tài)，從而影響出水水質(zhì)的穩(wěn)定。生物脫氮，是反硝化細(xì)菌利用亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌聯(lián)合作用生成的硝酸鹽混合液，在缺氧條件下分解碳源產(chǎn)生的能量，將硝酸鹽轉(zhuǎn)換成氮?dú)?；生物除磷，是聚磷菌在厭氧條件下分解進(jìn)水中的碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成自身的能量同時(shí)釋放體內(nèi)的磷，再在好氧條件下利用合成的能量超量吸收磷，通過(guò)排除剩余污泥，達(dá)到除磷的效果。生物脫氮除磷過(guò)程中都需要使用碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的生成，而進(jìn)水碳源的不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實(shí)現(xiàn)。所以在整個(gè)污水處理廠凈化處理中，碳源的選擇和投加對(duì)于整個(gè)污水處理廠凈化處理效果提升是很有必要的，只有保障了碳源選擇正確和有效投加，才能將整體的污水處理凈化效果提升。

2 碳源投加選擇

2.1 外加碳源

常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業(yè)廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。表1所示常見的外加碳源的對(duì)比效果：

由表1中的對(duì)比結(jié)果可以看出，不同的外加碳源在反應(yīng)性能以及反應(yīng)條件的應(yīng)用上都存在差別，要想保障整體的碳源投加效果，應(yīng)選擇合適的碳源，確定高效且經(jīng)濟(jì)合理的投加量。

2.2 內(nèi)加碳源

內(nèi)加碳源指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進(jìn)行污水處理凈化，常見的污水處理內(nèi)加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。兩種不同的內(nèi)加碳源在實(shí)驗(yàn)對(duì)比中，其對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)處理效果是不同的。污水水解中，對(duì)應(yīng)的水解時(shí)間控制在2～4h內(nèi)；而污泥水解時(shí)間也較長(zhǎng)，通常情況下，水解時(shí)間控制在12～48h時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的污泥凈化效果會(huì)得到明顯的提升，但內(nèi)加碳源需要的構(gòu)筑物占地面積較大。

2.3 碳源選擇

碳源的選擇對(duì)于整個(gè)污水處理廠凈化效果提升具有重要影響。本文以葡萄糖為外加碳源進(jìn)行污水處理凈化效果研究。

3 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

3.1 檢測(cè)方法選擇

按照此次實(shí)驗(yàn)凈化處理需求，將對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法歸納如表2：

3.2 進(jìn)水水質(zhì)分析

通過(guò)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的檢測(cè)，了解進(jìn)水中碳源等有機(jī)物的含量，從而分析進(jìn)水碳源對(duì)生物脫氮除磷的基本影響，為后續(xù)碳源的投加提供初步參考。

圖1是浙江某污水處理廠的2017年進(jìn)水水質(zhì)。通過(guò)分析，全年進(jìn)水COD平均值為240 mg/L，進(jìn)水BOD為111 mg/L，進(jìn)水總氮為43 mg/L，總磷為5.78 mg/L。來(lái)水中BOD/COD=0.46/0.45，通過(guò)可生化性分析，該進(jìn)水屬于易生化廢水。碳氮比分析中，BOD/TN=2.58；而在日常分析中，碳氮比低至2.0～2.1；相關(guān)研究表明，碳氮比在4～5時(shí)，才能有較好的脫氮除磷效果。通過(guò)以上分析，本廠的進(jìn)水雖然易生化，但是碳氮比較低，特別是在進(jìn)水碳源較低的情況下，低碳源對(duì)于出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)造成一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要外加碳源作為進(jìn)水碳源的補(bǔ)充。

本文實(shí)驗(yàn)研究中的進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)如下表3所示：

3.3 實(shí)驗(yàn)方法

按照此次污水處理廠凈化處理需求，在實(shí)驗(yàn)開展中，選定工業(yè)葡萄糖作為外加碳源（固體含量≥95.0%）。反應(yīng)容器采用5000mL塑料量筒，高度26.5cm，底部直徑18cm。來(lái)水采用上述浙江某污水處理廠的細(xì)格柵后污水，污泥采用二沉池回流污泥，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度控制在3000mg/L左右。一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期為4h，分別為進(jìn)水、好氧2h、缺氧和厭氧1.5h、沉淀0.5h、排水，其中進(jìn)水和排水時(shí)間忽略。好氧、缺氧和厭氧階段采用不銹鋼攪拌葉式攪拌器；好氧期間采用空氣曝氣，溶解氧濃度控制在1.5～2.5mg/L之間。實(shí)驗(yàn)裝置共計(jì)設(shè)置4組。

3.4 葡萄糖投加

實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，采用葡萄糖溶解為液體后，采用加藥泵投加。本實(shí)驗(yàn)中，葡萄糖干燥后，采用固態(tài)投加方式投加，避免投加溶解態(tài)葡萄糖對(duì)實(shí)驗(yàn)容器水量產(chǎn)生影響。4組實(shí)驗(yàn)裝置中，葡萄糖起始投加濃度分別為0mg/L、20mg/L、40mg/L、80mg/L。

3.5 外加碳源實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

如圖2表示，葡萄糖作為外加碳源，在投加量分別為0、20mg/L、40mg/L和80mg/L情況下，總氮隨時(shí)間的變化值。總氮隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，濃度逐漸降低，最終出水濃度分別為21mg/L、18mg/L、15mg/L和12mg/L。在投加碳源后，系統(tǒng)對(duì)脫氮的效果有所提升，對(duì)總氮的去除率分別為52%、59%、66%和73%。投加碳源達(dá)到20mg/L后出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，而且隨著投加量的增加，系統(tǒng)對(duì)總氮的處理效果增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明：碳源的投加，保證了硝化細(xì)菌，特別是異養(yǎng)型反硝化細(xì)菌對(duì)碳源的需求，提高的脫氮的效果。

如圖3表示，葡萄糖作為外加碳源，在投加量分別為0、20mg/L、40mg/L和80mg/L情況下，總磷隨時(shí)間的變化值?？偭纂S反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，濃度逐漸降低，最終出水濃度分別為1.2mg/L、1.0mg/L、0.6mg/L和0.5mg/L。在投加碳源后，系統(tǒng)對(duì)除磷的效果有所提升，對(duì)總磷的去除率分別為80%、83%、90%和92%。投加碳源達(dá)到20mg/L后，出水均滿足一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，而且隨著投加量的增加，系統(tǒng)對(duì)總磷的處理效果增強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于碳源較低的污水，葡萄糖作為外加補(bǔ)充碳源能夠提高生物脫氮除磷的效果。葡萄糖的投加量分別為0、20mg/L、40mg/L和80mg/L情況，總氮的去除效率從52%提高到73%，總磷的去除效果從80%提高到92%。從污水處理廠運(yùn)行穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理的情況下考慮，碳源投加量在40mg/L的情況下能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)出水一級(jí)B的標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，在開展污水處理中，借助碳源投加能夠?qū)⑽鬯幚砩幚韱卧拿摰仔Ч嵘蟻?lái)，對(duì)于污水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，具有一定的保障性。

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收稿日期：2018-04-26

作者簡(jiǎn)介：楊沖（1987-），男，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗廴局卫怼?/p>