葡萄糖為碳源時對脫氮除磷效果的研究

摘要：碳源是影響生化過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%。從污水處理廠運行穩(wěn)定性和經濟性考慮，碳源投加量在40mg/L的情況下能夠穩(wěn)定實現對總氮和總磷的出水要求。

關鍵詞：污水處理廠；碳源投加；脫氮除磷；葡萄糖

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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，對總體出水水質的穩(wěn)定達標不利，進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行了對應的除污凈化效果研究，對于提升整個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脫氮除磷的重要性分析

碳源不足導致生化處理單元的脫氮除磷效果不能達到理想狀態(tài)，從而影響出水水質的穩(wěn)定。生物脫氮，是反硝化細菌利用亞硝化細菌和硝化細菌聯合作用生成的硝酸鹽混合液，在缺氧條件下分解碳源產生的能量，將硝酸鹽轉換成氮氣；生物除磷，是聚磷菌在厭氧條件下分解進水中的碳源等營養(yǎng)物質合成自身的能量同時釋放體內的磷，再在好氧條件下利用合成的能量超量吸收磷，通過排除剩余污泥，達到除磷的效果。生物脫氮除磷過程中都需要使用碳源等營養(yǎng)物質實現能量的生成，而進水碳源的不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實現。所以在整個污水處理廠凈化處理中，碳源的選擇和投加對于整個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比效果：

由表1中的對比結果可以看出，不同的外加碳源在反應性能以及反應條件的應用上都存在差別，要想保障整體的碳源投加效果，應選擇合適的碳源，確定高效且經濟合理的投加量。

2.2 內加碳源

內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行污水處理凈化，常見的污水處理內加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。兩種不同的內加碳源在實驗對比中，其對應的實驗處理效果是不同的。污水水解中，對應的水解時間控制在2～4h內；而污泥水解時間也較長，通常情況下，水解時間控制在12～48h時，整個實驗中的污泥凈化效果會得到明顯的提升，但內加碳源需要的構筑物占地面積較大。

2.3 碳源選擇

碳源的選擇對于整個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行污水處理凈化效果研究。

3 實驗方法與結果

3.1 檢測方法選擇

按照此次實驗凈化處理需求，將對應的實驗檢測方法歸納如表2：

3.2 進水水質分析

通過對進水水質的檢測，了解進水中碳源等有機物的含量，從而分析進水碳源對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年進水水質。通過分析，全年進水COD平均值為240 mg/L，進水BOD為111 mg/L，進水總氮為43 mg/L，總磷為5.78 mg/L。來水中BOD/COD=0.46/0.45，通過可生化性分析，該進水屬于易生化廢水。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；相關研究表明，碳氮比在4～5時，才能有較好的脫氮除磷效果。通過以上分析，本廠的進水雖然易生化，但是碳氮比較低，特別是在進水碳源較低的情況下，低碳源對于出水穩(wěn)定達標造成一定的風險，因此需要外加碳源作為進水碳源的補充。

本文實驗研究中的進水水質檢測如下表3所示：

3.3 實驗方法

按照此次污水處理廠凈化處理需求，在實驗開展中，選定工業(yè)葡萄糖作為外加碳源（固體含量≥95.0%）。反應容器采用5000mL塑料量筒，高度26.5cm，底部直徑18cm。來水采用上述浙江某污水處理廠的細格柵后污水，污泥采用二沉池回流污泥，反應器內污泥濃度控制在3000mg/L左右。一個實驗周期為4h，分別為進水、好氧2h、缺氧和厭氧1.5h、沉淀0.5h、排水，其中進水和排水時間忽略。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。實驗裝置共計設置4組。

3.4 葡萄糖投加

實際生產運行中，采用葡萄糖溶解為液體后，采用加藥泵投加。本實驗中，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)葡萄糖對實驗容器水量產生影響。4組實驗裝置中，葡萄糖起始投加濃度分別為0mg/L、20mg/L、40mg/L、80mg/L。

3.5 外加碳源實驗結果分析

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，總氮隨時間的變化值?？偟S反應時間的延長，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)對脫氮的效果有所提升，對總氮的去除率分別為52%、59%、66%和73%。投加碳源達到20mg/L后出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中的一級B標準，而且隨著投加量的增加，系統(tǒng)對總氮的處理效果增強。實驗表明：碳源的投加，保證了硝化細菌，特別是異養(yǎng)型反硝化細菌對碳源的需求，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，總磷隨時間的變化值?？偭纂S反應時間的延長，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)對除磷的效果有所提升，對總磷的去除率分別為80%、83%、90%和92%。投加碳源達到20mg/L后，出水均滿足一級B標準，而且隨著投加量的增加，系統(tǒng)對總磷的處理效果增強。

4 結語

對于碳源較低的污水，葡萄糖作為外加補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%。從污水處理廠運行穩(wěn)定和經濟合理的情況下考慮，碳源投加量在40mg/L的情況下能夠穩(wěn)定實現出水一級B的標準。綜上所述，在開展污水處理中，借助碳源投加能夠將污水處理生化處理單元的脫氮除磷效果提升上來，對于污水處理穩(wěn)定達標，具有一定的保障性。

參考文獻

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收稿日期：2018-04-26

作者簡介：楊沖（1987-），男，碩士研究生，中級工程師，研究方向為水污染治理。