垃圾滲瀝液廠(chǎng)碳源的選擇及反硝化效果研究

林威

摘 ? 要：垃圾滲瀝液，氨氮含量高，C/N比例失調(diào)，在生物處理的過(guò)程中必須加入碳源以保證出水水質(zhì)的總氮的達(dá)標(biāo)排放，不同的碳源，反硝化效果和投加成本也不盡相同?；诶鴿B瀝液廠(chǎng)的處理工藝，先通過(guò)小試實(shí)驗(yàn)，對(duì)常用的幾種外碳源的反硝化速率、亞硝酸鹽氮的累積情況進(jìn)行研究，并篩選出合適的外加碳源，同時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)表明當(dāng)生化系統(tǒng)污泥濃度達(dá)到17g/L時(shí)系統(tǒng)的反硝化效果及總氮去除率達(dá)到最好。

關(guān)鍵詞：垃圾滲瀝液 ?反硝化 ?外加碳源 ?污泥濃度

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0127-03

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中成分復(fù)雜，污染物濃度高，毒性大，氨氮含量高，C/N比例失調(diào)，極易造成出水水質(zhì)總氮的超標(biāo)排放，作為微生物代謝的能量來(lái)源和必要物質(zhì)，碳源在滲瀝液脫氮處理的過(guò)程中起著非常重要的作用，是反硝化反應(yīng)得以順利進(jìn)行的必備條件[1]。外碳源的投加勢(shì)必會(huì)增加滲瀝液處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，這就要求最大限度的提高碳源的利用率，既要保證脫氮效果又要盡可能的減少碳源的投加量，降低投加成本，因?yàn)椴煌奶荚串a(chǎn)生的反硝化效果差異較大，同時(shí)不同的污泥濃度以及反映溫度，對(duì)反硝化效果也有著極大地影響。

1 ?材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)研究在福建某垃圾滲瀝液廠(chǎng)進(jìn)行，該廠(chǎng)采用MBR工藝，實(shí)驗(yàn)用活性污泥取自該垃圾滲瀝液廠(chǎng)厭氧池，其主要指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置和方法

用1L量筒分別準(zhǔn)確量取900mL混合液后倒入混凝攪拌器中（裝置詳見(jiàn)圖1），開(kāi)啟攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，確?；旌弦簲嚢杈鶆?，同時(shí)測(cè)定6個(gè)燒杯中溶解氧及溫度。

用量筒量取100mLC/N為5/1含硝酸鉀的不同碳源溶液分別倒入2至6號(hào)燒杯中進(jìn)行反硝化實(shí)驗(yàn)（1號(hào)燒杯為空白試驗(yàn)，僅投加硝酸鉀溶液，無(wú)外加碳源）;30s后立即取樣（0min），隨后每隔30min取一次樣，反應(yīng)120min后結(jié)束實(shí)驗(yàn)，樣品離心后取其上清液過(guò)濾后測(cè)定，觀(guān)察120min內(nèi)不同時(shí)間段COD、總氮、硝氮、亞硝氮的變化情況，研究不同碳源的反硝化性能。

將反硝化段污泥稀釋至不同的濃度，分別按照上述實(shí)驗(yàn)方案添加碳源與硝酸鉀混合溶液，觀(guān)察120min內(nèi)不同時(shí)間段COD、總氮、硝氮、亞硝氮的變化情況。

1.3 檢測(cè)方法

COD、硝氮、亞硝氮按照國(guó)家環(huán)保局發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定，總氮通過(guò)連華科技總氮測(cè)定儀測(cè)定。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 不同碳源的反硝化速率的比較

分別按上述試驗(yàn)方式將甲醇、乙酸、乙酸鈉、混合醇、果葡糖漿、焚燒廠(chǎng)廢液、復(fù)合生物碳源BioC-1M這幾種碳源按比例添加，結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯鰩追N碳源的反硝化速率乙酸最好，其次是混合醇，果葡糖漿、焚燒廠(chǎng)廢液、BioC-1M次之，乙酸鈉和甲醇反硝化速率最低。

一般來(lái)講，當(dāng)甲醇作為外加碳源使用時(shí)需進(jìn)行活性污泥馴化，甲醇的馴化過(guò)程是一種生長(zhǎng)速度緩慢的甲醇營(yíng)養(yǎng)型微生物的逐漸富集過(guò)程[2]，因此使用未經(jīng)馴化的活性污泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲醇的反硝化速率僅高于空白。而乙酸鈉反硝化速率理論上應(yīng)與乙酸基本相當(dāng)，但是，在幾次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，乙酸鈉的反硝化速率僅僅高于空白和未經(jīng)馴化的甲醇，這可能是因?yàn)槔鴿B瀝液中含有大量的鉀、鈉離子，鉀鈉又互為電離抑制劑，大量的鉀元素抑制乙酸鈉的電離，使其不能形成乙酸為微生物所利用，導(dǎo)致其反硝化速率較低。

2.2 不同碳源亞硝酸鹽氮累積情況

亞硝酸鹽氮作為反硝化過(guò)程的中間產(chǎn)物，其累計(jì)不但對(duì)生物和人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，而且會(huì)對(duì)反硝化均產(chǎn)生毒害作用，使反硝化過(guò)程受到嚴(yán)重的抑制[4]。亞硝酸鹽的累積受到多種因素的影響，包括碳氮比（C/N）、碳源類(lèi)型等一系列環(huán)境因素。因此我們將所用碳源按照相同的C/N進(jìn)行試驗(yàn)，從圖3可以看出相同的C/N，不考慮反硝化效率極低的空白及甲醇，乙酸鈉、果葡糖漿、焚燒廠(chǎng)廢液、復(fù)合生物碳源BioC-1M這幾種碳源在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)都發(fā)生了不同程度的亞硝酸鹽氮富集的情況，并且在反應(yīng)完成后NO2-N仍有大量的累積不能完全降解;混合醇在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中均未出現(xiàn)明顯的亞硝酸鹽的累積;乙酸在30min時(shí)亞硝酸鹽出現(xiàn)最高的累積峰值，后隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，在90min時(shí)NO2-N能快速的降解至零。因?yàn)镹O3-N和NO2-N對(duì)電子供體（碳源）的競(jìng)爭(zhēng)是造成NO2-N累積的原因之一，在有限碳源的情況下NO3-N的競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)，首先被還原，而NO2-N競(jìng)爭(zhēng)能力較弱，無(wú)法及時(shí)還原，從而造成累積，說(shuō)明乙酸和混合醇在同等的條件下相對(duì)其他幾種碳源能提供足夠的電子維持NO3-N及NO2-N還原反應(yīng)。

2.3 不同污泥濃度對(duì)反硝化速率的影響

不同的工藝條件對(duì)碳源的利用有著不一樣的反硝化效果，因此污泥濃度也對(duì)反硝化速率有著一定的影響，從圖4可以看出，反硝化速率并不是污泥濃度越高越好，而是達(dá)到了一定濃度后反而有抑制作用，適宜的污泥濃度更有利于污泥的活性，通過(guò)試驗(yàn)獲得反硝化速率較優(yōu)時(shí)，應(yīng)保持在污泥濃度范圍進(jìn)行研究。第一階段，試驗(yàn)選擇了污泥濃度分別為35.2g/L、17.5g/L、8.70g/L、4.31g/L展開(kāi)，數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2。

從表2可以看出，污泥濃度對(duì)反硝化速率有著較大的影響，污泥濃度為35.2g/L時(shí)反硝化速率最低，污泥濃度為17.5g/L時(shí)反硝化速率最佳，隨著污泥濃度的下降反硝化速率也降低，說(shuō)明污泥濃度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響反硝化速率，污泥濃度低反硝化速率低的原因是沒(méi)有足夠的微生物參與到反硝化反應(yīng)中。因此，第二階段的試驗(yàn)以17.5g/L高低兩側(cè)選擇污泥濃度、結(jié)合反硝化速率與上清液中總氮的含量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)展開(kāi)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4、圖5。

從圖4、圖5可以看出，隨著污泥濃度的降低，反硝化速率逐漸升高，但是上清液總氮濃度又隨著污泥濃度的減少而增加，這是因?yàn)榉聪趸俾逝c污泥濃度成反比，隨著污泥濃度升高，反硝化速率按比例遞減，而總氮的去除量又與污泥中微生物的數(shù)量有著一定的關(guān)系，數(shù)量越多，去除的總氮就越多，因此綜合反硝化速率和上清液總氮含量?jī)蓚€(gè)因素來(lái)考量，認(rèn)為污泥濃度控制在17.0～26.3g/L之間較為適宜。

3 ?結(jié)語(yǔ)

（1）在甲醇、乙酸、乙酸鈉、混合醇、果葡糖漿、焚燒廠(chǎng)廢液、復(fù)合生物碳源BioC-1M這幾種試驗(yàn)碳源中，乙酸、混合醇在投加后反硝化速率表現(xiàn)優(yōu)秀。

（2）乙酸鈉由于鈉離子的存在，不適用于垃圾滲瀝液廠(chǎng)進(jìn)水。

（3）乙酸和混合醇在同等的條件下相對(duì)其他幾種碳源能提供足夠的電子維持NO3-N及NO2-N還原反應(yīng)，在反應(yīng)完成前沒(méi)有造成亞硝酸鹽的累積。

（4）不同的污泥濃度對(duì)反硝化速率及總氮的去除率有一定的影響，污泥濃度控制在17.0～26.3g/L之間較為適宜。

參考文獻(xiàn)

[1] Pochana K， Keller J. Study of factors affecting simultaneous nitrification and denitrification （SND）[J]. Water Science & Technology，1999，39（6）：61-68.

[2] 王淑瑩，殷芳芳，侯紅勛，等.以甲醇作為外碳源的生物反硝化[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，35（11）：1521-1526.

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[4] 田建強(qiáng).反硝化過(guò)程中亞硝酸鹽積累的影響因素[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究， 2008， 29（3）：42-44.