一、碳源介紹

目前市場(chǎng)上常用的碳源：甲醇、乙酸、乙酸鈉、面粉、葡萄糖、生物質(zhì)碳源和污泥水解上清液等。在使用過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際工程情況選擇合適的碳源?，F(xiàn)在，我們比較各種常見(jiàn)的碳源，分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)：

1、甲醇

甲醇作為外加碳源，具有運(yùn)行成本低污泥產(chǎn)量小的優(yōu)點(diǎn)甲醇碳源不足時(shí)，亞硝酸鹽積累。以甲醇為碳源時(shí)，反硝化速率比以葡萄糖為碳源時(shí)快3倍，其最佳碳氮比為（COD：氨氮）為2.8～3.2。

然而，當(dāng)甲醇用作額外的碳源時(shí)，有三個(gè)問(wèn)題需要關(guān)注：

1甲醇易燃，屬于甲類危險(xiǎn)化學(xué)品，儲(chǔ)存和使用有嚴(yán)格要求。特別是其存放需要報(bào)當(dāng)?shù)毓膊块T備案審批，手續(xù)繁瑣。

②微生物對(duì)甲醇的反應(yīng)時(shí)間較慢，甲醇不能被所有微生物利用，在污水處理廠用于應(yīng)急投加碳源時(shí)效果不佳；

③甲醇有一定的毒性作用以甲醇為長(zhǎng)期碳源也會(huì)對(duì)尾水排放產(chǎn)生一定影響。

2、乙酸鈉

乙酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是可以立即對(duì)反硝化過(guò)程做出反應(yīng)，可以作為水廠的應(yīng)急處理。

因?yàn)橐宜徕c是小分子有機(jī)酸鹽，所以反硝化菌容易使用，脫氮效果最好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碳和氮的比例是4.6能達(dá)到穩(wěn)定的反硝化效果，其水解產(chǎn)物為小分子有機(jī)物，易被微生物降解，反硝化響應(yīng)時(shí)間快，且無(wú)毒，可作為應(yīng)急碳源。但價(jià)格昂貴，且產(chǎn)泥率高，會(huì)給污水處理廠的污泥處置帶來(lái)一定壓力。

使用乙酸鈉時(shí)要考慮以下三點(diǎn)：

①醋酸鈉多為20%25%30%由于低當(dāng)量COD和高運(yùn)輸成本，液體不能長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

2污泥產(chǎn)量大，污泥處理成本增加；

3價(jià)格比較貴，污水處理廠幾乎不可能大規(guī)模添加乙酸鈉。

3、乙酸

作為碳源，乙酸類似于乙酸鈉。但是作為一個(gè)工業(yè)化的產(chǎn)品，用它做碳源真的很浪費(fèi)。

但其弊端有四點(diǎn)：

①醋酸屬于乙類危險(xiǎn)化學(xué)品，屬于揮發(fā)性酸，是大氣污染VOC的重要組成部分環(huán)保部門監(jiān)管多，對(duì)儲(chǔ)存條件要求高。

2大部分污水處理廠距離醋酸廠較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本高，無(wú)法遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

③乙酸代謝后的氫離子可降低出水pH值。

④醋酸的市場(chǎng)變化大，貴的時(shí)候做碳源也貴，所以醋酸幾乎不可能應(yīng)用于污水處理廠的大規(guī)模投藥。

4、糖類

糖加碳源，面粉、蔗糖、葡萄糖是主要的糖，因?yàn)槠咸烟鞘亲詈?jiǎn)單的糖，所以目前有很多研究。當(dāng)碳源充足時(shí)，以葡萄糖為碳源的最適碳氮比以甲醇為碳源的要高得多，從6 ∶ 1到7 ∶ 1不等。碳源對(duì)硝酸鹽氮的比還原速率影響不大，但對(duì)亞硝酸鹽氮的比積累速率影響較大發(fā)現(xiàn)只有葡萄糖作為額外的碳源對(duì)亞硝酸鹽氮的比積累速率沒(méi)有影響。

以葡萄糖為代表的糖類作為外源碳源，具有良好的反硝化作用但糖作為一種大分子化合物，容易引起細(xì)菌大量繁殖，導(dǎo)致污泥膨脹，增加出水COD值，影響出水水質(zhì)同時(shí)，與酒精碳源相比，糖更容易產(chǎn)生亞硝酸鹽氮積累。

但其弊端有二點(diǎn)：

1需要現(xiàn)場(chǎng)配制成溶液，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加藥準(zhǔn)確性差，不能用于大型污水處理廠。

②工業(yè)葡萄糖雜質(zhì)多，食用葡萄糖價(jià)格昂貴。

5、生物質(zhì)碳源

隨著廢水脫氮要求的提高，出現(xiàn)了專門生產(chǎn)碳源的新型企業(yè)通過(guò)生物工程的原理，他們對(duì)一些糖進(jìn)行了處理、發(fā)酵農(nóng)產(chǎn)品廢棄物生產(chǎn)無(wú)毒無(wú)害的生物產(chǎn)品，主要成分是小分子有機(jī)酸、醇類、糖類。與單一化學(xué)藥劑相比，更容易被微生物利用，其使用成本比單一化學(xué)藥劑便宜，具有極高的性價(jià)比。

但其弊端：產(chǎn)品的穩(wěn)定性有待提高，每批產(chǎn)品的當(dāng)量COD需要在使用前進(jìn)行檢測(cè)。

6、污泥水解上清液

生物轉(zhuǎn)化揮發(fā)性酸VFA來(lái)自污泥水解上清液由于水解產(chǎn)生的VFA具有較高的反硝化速率，碳源可以直接由污水廠提供，減少了污泥的體積，減少了碳源運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，因此是目前具有優(yōu)勢(shì)的碳源。

目前，關(guān)于污泥水解利用作為外加碳源的研究，存在許多不同的結(jié)論但總的來(lái)說(shuō)，作為反硝化系統(tǒng)的碳源是一種有價(jià)值的方法?？?/span>然而，對(duì)于不同的污泥和不同的水解條件，VFA的成分差異很大，并且由于成分的不同，反硝化速率也可能不同（這也是很多研究不一致的原因）因此，如何將污泥水解產(chǎn)物VFA的研究和應(yīng)用統(tǒng)一起來(lái)，仍然是一個(gè)大問(wèn)題。

此外，如果直接利用水解污泥作為外加碳源，還應(yīng)考慮污泥水解過(guò)程中氮磷的釋放如果這部分氮磷以碳源的形式加入污水中，必然會(huì)增加污水處理廠的氮磷負(fù)荷如何解決這個(gè)問(wèn)題是污泥水解液利用的另一大難題

二、碳源的選擇

目前一些城市污水處理廠的碳源添加成本很高，有的高達(dá)0.2-1.0元/噸，為了降低污水處理的運(yùn)行成本，必須選擇性價(jià)比高的碳源。

1、碳源的價(jià)格以當(dāng)量COD的單價(jià)來(lái)衡量

由于各種碳源的成分不同，環(huán)保通常以當(dāng)量COD計(jì)算，一般采用萬(wàn)COD當(dāng)量的計(jì)算方法比如甲醇的當(dāng)量COD是150萬(wàn)，即1噸甲醇相當(dāng)于1500公斤COD當(dāng)量，再換算成1萬(wàn)COD當(dāng)量的單價(jià)：

備注：

1）以上單價(jià)僅供參考，因工業(yè)品價(jià)格變動(dòng)較大，計(jì)算時(shí)以實(shí)際購(gòu)買為準(zhǔn)；

2）因?yàn)榧状际俏ｋU(xiǎn)化學(xué)品，公安部門禁止在污水處理廠存放；

3）葡萄糖使用較少，因?yàn)槿菀自斐晌勰嗯蛎?，出水COD增加；

從上表發(fā)現(xiàn)，醋酸鈉的當(dāng)量COD單價(jià)確實(shí)貴，這也是目前污水處理廠碳源添加成本高的原因；甲醇是性價(jià)比最高的碳源，但冬天用甲醇取暖，甲醇單價(jià)也可能漲到4500元/噸，比如醋酸，有時(shí)出廠價(jià)高達(dá)4500元/噸。

2、碳源劑量的確定

各種碳源的用量有相應(yīng)的范圍以下為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可根據(jù)實(shí)際情況確定但實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)考慮亞硝酸鹽氮的積累和污泥產(chǎn)率：

1）甲醇：在甲醇投加量不足的情況下，會(huì)出現(xiàn)亞硝酸鹽氮的積累，達(dá)到理想的COD/N為4.3～4.7。文獻(xiàn)中提到，甲醇作為碳源時(shí)，是理想的COD/N為4.3～10.6。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以甲醇為碳源時(shí)，只有碳氮比大于5的理想投加量才能完成反硝化，硝酸鹽氮的去除率可達(dá)95%，產(chǎn)泥率在0.35左右。

2）乙酸鈉：根據(jù)文獻(xiàn)，在污水中加入乙酸鈉作為碳源，碳氮比為4.6能達(dá)到穩(wěn)定的反硝化效果，其水解產(chǎn)物為小分子有機(jī)物，易被微生物降解，反硝化響應(yīng)時(shí)間快，且無(wú)毒，可作為應(yīng)急碳源。但價(jià)格昂貴，且產(chǎn)泥率高，會(huì)給污水處理廠的污泥處置帶來(lái)一定壓力。

3）工業(yè)葡萄糖：顏寧通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)葡萄糖的理想碳氮比為6.4～7.5，比甲醇大很多，而且是多分子有機(jī)物，不容易被微生物利用，容易導(dǎo)致出水COD增加，同時(shí)也和甲醇差不多、與酒精相比，葡萄糖更容易積累亞硝酸鹽氮，因此不建議大量使用葡萄糖作為碳源。

3、碳源的選擇

理論上各種碳源都能保證出水總氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但要考慮很多因素：

1）碳源投加的成本

添加成本是碳源當(dāng)量COD價(jià)格添加量的綜合算法，需要理論計(jì)算和實(shí)際操作來(lái)確定添加量。

2）碳源產(chǎn)泥率

添加碳源肯定會(huì)增加污泥的產(chǎn)量，而污泥處理的成本很高，是選擇碳源時(shí)必須考慮的重要項(xiàng)目。

3）保證污水運(yùn)行的穩(wěn)定性。

添加碳源的目的是去除氮因此，在選擇碳源時(shí)，應(yīng)考慮污水處理廠的運(yùn)行穩(wěn)定性，如盡可能避免污泥膨脹、出水COD升高、亞硝基氮累積等。

綜上所述，碳源的選擇不是簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)賬，而是與穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)踐緊密結(jié)合?？茖W(xué)選擇碳源可以有效降低污水處理廠的運(yùn)行成本和穩(wěn)定運(yùn)行。