外加碳源在垃圾滲瀝液廠缺氧段投加比例的研究

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)總氮的達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)實(shí)驗(yàn)選取較優(yōu)碳源后，根據(jù)垃圾滲瀝液廠的處理工藝，進(jìn)行碳源在二級(jí)缺氧段投加比例的研究。發(fā)現(xiàn)當(dāng)一級(jí)缺氧段與二級(jí)缺氧段投加比例為1：1時(shí)，系統(tǒng)的反硝化效果最好。

關(guān)鍵詞：外加碳源;垃圾滲瀝液;投加比例;二級(jí)缺氧段

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

垃圾滲瀝液處理廠的進(jìn)水屬于晚期垃圾滲瀝液，碳氮比嚴(yán)重失調(diào)，系統(tǒng)內(nèi)的碳源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到滿足反硝化脫氮的需求。為了使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，即有足夠的電子供體來(lái)支持反硝化過(guò)程，需要向缺氧池投加外加碳源[1]。生物脫氮是在微生物的聯(lián)合作用下，通過(guò)氨化作用、硝化、反硝化反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)污水中的有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦龅倪^(guò)程。不同的工藝條件直接影響著反應(yīng)過(guò)程的效果，李長(zhǎng)剛[2]等指出，適度在第二段A/O單元投加反硝化所缺的碳源，可充分發(fā)揮該單元反硝化區(qū)的作用;孫永利[3]等研究發(fā)現(xiàn)，碳源的投加點(diǎn)不宜設(shè)置在缺氧池前端，這樣可以減少好氧生物對(duì)碳源的過(guò)多消耗;同時(shí)，方佩珍[4]等的研究指出，碳源亦不可投加在缺氧池的后端，應(yīng)該設(shè)置在缺氧池中段，這也可以避免反硝化反應(yīng)不夠完全造成的碳源浪費(fèi);林秀芳[5]的研究指出，當(dāng)污泥濃度較低時(shí)，不存在缺氧微環(huán)境，因此反硝化反應(yīng)條件不足，但是過(guò)高的污泥濃度容易造成死亡細(xì)菌和SMP物質(zhì)的大量累積。因此，在過(guò)程中控制各種投加量、投加點(diǎn)位及過(guò)程參數(shù)，有利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，能大大提高碳源利用率，節(jié)約生產(chǎn)藥劑的投加成本。

目前，大部分碳源投加集中在一級(jí)反硝化段投加，但是集中式投加會(huì)造成碳源的浪費(fèi)。因?yàn)檫M(jìn)水?dāng)y帶的大量氨氮尚未轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮，碳源加入后，僅能與回流混合液中的硝酸鹽氮發(fā)生反硝化反應(yīng)后進(jìn)入好氧池。在好氧池中，碳源主要被好氧微生物利用，這個(gè)過(guò)程就造成了碳源一定量的浪費(fèi)，若能控制該部分被消耗的比例，會(huì)節(jié)約一部分碳源。因此，選擇在二級(jí)反硝化段增加一個(gè)碳源的投加點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察該方法的可行性，確定其最佳的投加比例。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

本實(shí)驗(yàn)裝置參考垃圾滲瀝液處理廠工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程圖如圖1所示，總體處理量為15L/天。實(shí)驗(yàn)裝置共設(shè)有控制器、進(jìn)水池模塊、A1池、O1池、A2池、O2池、回流污泥模塊、外置MBR裝置等。其中，A1池容量為24L，長(zhǎng)、寬、高分別為200mm、200mm、700mm，O1池容量為100L，長(zhǎng)、寬、高分別為400mm、500mm、600mm，A2池容量為15L，長(zhǎng)、寬、高分別為175mm、175mm、600mm，O2池容量為15L，長(zhǎng)、寬、高分別為175mm、175mm、600mm。每個(gè)模塊之間配有蠕動(dòng)泵，并通過(guò)直徑10mm硅膠管連接，A1池、O1池、A2池、O2池帶可變速攪拌器，同時(shí)O1池、O2池配備曝氣系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示。

試驗(yàn)所用污泥取自垃圾滲瀝液處理廠一級(jí)反硝化池中部的混合液，該池脫氮效果穩(wěn)定?；旌弦簠?shù)詳如表1所示。

為了使碳源的篩選過(guò)程能體現(xiàn)出生產(chǎn)實(shí)際情況，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中碳源投加的量COD/N為10/1。因此，在碳源篩選實(shí)驗(yàn)之中，也選擇COD/N為10/1作為篩選碳源的碳源投加量。

2 結(jié)果及討論

2.1 不同投加比例對(duì)COD去除效果的影響研究

為探究碳源的分段投加是否會(huì)造成二段缺氧段的碳源未能及時(shí)被微生物利用，隨出水排出，影響出水的COD值。因此，有必要考察不同點(diǎn)位碳源的投加量對(duì)剩余污泥上清液中COD濃度的影響，為碳源的精確投加提供依據(jù)。筆者采用碳源投加總量不變的情況下，研究二級(jí)反硝化段碳源投加比例對(duì)出水COD的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，以前后兩點(diǎn)等量添加為中間點(diǎn)，當(dāng)碳源投加量一段少、二段多時(shí)，剩余污泥上清液中的COD含量會(huì)隨著比例的不斷降低直線升高;而當(dāng)投加量慢慢改變?yōu)橐欢味?、二段少時(shí)，剩余污泥上清液的COD含量也會(huì)隨著比例的不斷提高緩慢增加，但是上升的趨勢(shì)有所緩和。因此可以知道，當(dāng)投加量往一段傾斜時(shí)，碳源并未大量流失，可以在二段進(jìn)一步被微生物利用，有一定的緩沖過(guò)程。因此，碳源一段、二段等量投加時(shí)流失的COD最少。同時(shí)，一段多、二段少的投加方式，也相對(duì)于一段少、二段多的投加方式更為可行。

2.2 不同投加比例對(duì)TN去除影響研究

要考察分段投加時(shí)不同的投加比例對(duì)反硝化的影響情況，TN是關(guān)鍵指標(biāo)。因此，筆者同步考察了剩余污泥上清液中的TN濃度，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，碳氮比為9.4/1，當(dāng)碳源全部添加在一級(jí)反硝化段時(shí)，剩余污泥上清液的TN濃度為127mg/L;當(dāng)碳源分別添加在一級(jí)反硝化段、二級(jí)反硝化段前后端，比例分別為3.0、2.5、2.0、1.67、1、0.75時(shí)，總氮濃度均小于127mg/L，因此分段添加是可行的。同時(shí)，以前后兩點(diǎn)等量添加為中間點(diǎn)，當(dāng)碳源添加量一段少、二段多時(shí)，剩余污泥上清液中的TN含量隨著添加比例的不斷降低而直線升高;當(dāng)添加量慢慢改變?yōu)橐欢味?、二段少時(shí)，剩余污泥上清液的TN含量也會(huì)隨著添加比例的不斷提高而增加，直至剩余TN濃度趨于平衡，基本穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，當(dāng)添加量往一段傾斜時(shí)，碳源可以更加有效地被微生物利用進(jìn)行反硝化反應(yīng)，同時(shí)在達(dá)到比例為2/1時(shí)，提供反硝化菌利用的碳源達(dá)到最大量。隨著后續(xù)添加量的進(jìn)一步傾斜，剩余污泥上清液中的TN濃度并沒(méi)有明顯的降低，基本持平;而當(dāng)添加比例為二段多于一段時(shí)，碳源大量流失，由于反應(yīng)時(shí)間不足，碳源不能完全地供給反硝化反應(yīng)，便隨出水大量的排出，致使出水中的TN量較高，不能有效地被微生物所利用。因此，分段添加是可行的，一段多、二段少的添加方式，也相對(duì)于一段少、二段多的添加方式更優(yōu)，兩段等量添加的TN去除效果最好。

2.3 不同碳氮比對(duì)投加比例變化影響

為驗(yàn)證乙酸分段投加，且一級(jí)、二級(jí)反硝化段投加量為1：1時(shí)，TN的去除效果最好，同時(shí)COD的利用率最高，開(kāi)展了不同碳氮比C/N為9：1、8.1：1時(shí)對(duì)投加比例變化的影響研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出，TN濃度最低的點(diǎn)仍是兩段添加量為1：1時(shí)，因此可以得出，在控制總碳源投加量的前提下，在一級(jí)反硝化段、二級(jí)反硝化段分別投加乙酸且投加量為1：1時(shí)，TN的去除效果最好，碳源的利用率最高。

3 結(jié)語(yǔ)

碳源一段、二段等量投加時(shí)流失的COD最少;兩段等量添加的TN去除效果最好;一級(jí)反硝化段、二級(jí)反硝化段分別投加乙酸且投加量為1：1時(shí)，TN的去除效果最好，碳源的利用率最高。

綜上所述，在外加碳源總量不變的情況下，分段投加可以實(shí)現(xiàn)更好的反硝化效果。同時(shí)，一段、二段碳源投加比例為1/1時(shí)，反硝化效果最好。

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