反硝化的碳源有哪几类
反硝化滤池，碳源投加的选择?！
反硝化滤池，碳源投加的选择！1、反硝化滤池的碳源的选择当进水碳源明显不足时，必须外加碳源，碳源的选型非常重要，除小规模系统使用固体碳源外，目前绝大部分都在使用液体碳源，液体碳源不仅节省溶药投资成本和人工成本，而且浓度均一，不存在浓度波动。
常用的液体碳源有乙酸钠、葡萄糖、新型碳源，少数地方会选择甲醇、乙酸。
在传统认识上，反硝化滤池由于水力停留时间短，兼具滤池过滤的作用等因素，因此只适合反硝化速率快、产泥量少的碳源，对于常用的碳源来说，乙酸钠的反应速率最快且产泥量最少，因而被称为反硝化滤池的标配，今天分享的知识点会对乙酸钠的牢固地位有所冲击。
2、反硝化滤池在使用过程中的问题1、反硝化滤池进水的DO偏高，与常规的脱氮工艺有所不同，反硝化滤池一般作为深度处理来使用，因此进入反硝化滤池的废水一般为二级出水，水中的溶解氧一般在6mg/L以上；2、反硝化滤池作为一种特殊功能的滤池，为防止滤池堵塞，需要频繁进行反冲洗，而反冲洗意味着填料上的菌种会有所流失；3、反硝化滤池运行过程中会有大量的氮气产生，需要定期进行反洗，释放氮气，防止出水短流现象。
3、反硝化滤池碳源比选的误区1、在反硝化滤池的药剂比选过程中，液体葡萄糖存在一定的劣势，比如液体葡萄糖的启动时间一般在48-96小时以上，而有些使用方为了缩短时间，加大投加量，导致滤池短时间内出现堵塞现象，从而放弃继续使用葡萄糖；2、由于水力停留时间偏短，葡萄糖无法完全利用，因而实际运行下来，葡萄糖的运行成本比乙酸钠还要高；3、未采用新型碳源进行对比试验。
4、乙酸钠的劣势与新型碳源的比较1、由于反硝化滤池的来水DO偏高，需要消耗外加碳源将DO降低到0.5以内后才能进行反硝化反应，而由于乙酸钠的当量价格偏高，从而在额外相同同样DO的情况下，增加了乙酸钠的隐形使用成本；2、价格对比，为方便比较各碳源，引入当量价格，即每万COD 当量的价格，如液体乙酸钠COD20万，价格900元，即乙酸钠的当量价格为45元，下表为三种常用碳源的当量价格比较。
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响
0.
0. 4 ～ 0. 9 664（ CH3OH） 0. 6 ～ 0. 8
0. 4 ～ 0. 5 0. 18（CH3OH）
0. 04 ～ 0. 08 0. 048
理论产率而言，甲醇都是其中最理想的碳源。同时
外加碳源不仅能够促进人工细菌的脱氮作用，还能 够提高细菌的脱氮能力〔5〕。
1. 3 不同碳源的反硝化效果 不同的有机物在作为碳源时，若采用不同浓度
糖类物质作为碳源其处理效果是比 较理想 的，但也有一定的缺陷。G"mez M. A.［15、16］等曾采 用蔗糖、乙醇及甲醇作碳源处理受污染的地下水。 结果表明，以蔗糖作外碳源时，会产生亚硝酸盐的 积累，另两种碳源则几乎没有积累现象；同时发现， 以甲醇和乙醇作碳源的体系中，溶解氧的影响要远 远低于蔗糖体系中溶解氧的影响。另外，其作为高 碳化合物，微生物生长量相对要高于醇类物质，这 样在反应体系中，就易引起堵塞。
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响 王丽丽
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响
InfIuence of Different Carbon Source and Ratio of Carbon and Nitrogen For Water Denitrification
王丽丽 赵 林 谭 欣 闫 博 （ 天津大学环境科学与工程学院 天津 300072）
不同碳源及其碳氮比对反硝化过程的影响 王丽丽
100% 。Soares M. I. M.［11］等以原棉作为碳源处理 井中饮用水的 NO3- 时，处理效果也达到了要求。
纤维素作为碳源，可以取得不错的效果，但是 通常会受到温度的影响（ Volokita［10、17］）（1996），以 及后处理所带来的困难，实用性并不是很好。 1. 4 不同碳氮比对反硝化效果的影响
反硝化碳源
在污水处理过程中，反硝化细菌的作用是很关键的，由于反硝化细菌也属于微生物，那么微生物要想生存的就必须有一定的营养，微生物也需要通过一些有机物来提供营养，因此如果污水的有机物无法提供足够的碳源就会影响到反硝化作用的效果。
下面带您了解一下什么情况下需要额外补充碳源？一、污水厂的活性污泥培养驯化阶段。
作为一个污水厂在初期投产阶段，由于建设的生物池内没有微生物，需要进行微生物的培养聚集和驯化，在这个阶段微生物的生长过程属于对数增殖期，这个阶段的微生物需要大量的碳源来维持自身快速生长。
这个阶段为了快速的培养活性污泥，一般会采用投加外界碳源的方式来加快微生物的生长繁殖。
这是由于外加碳源一般是甲醇，乙酸，葡萄糖等易被利用的有机物，便于微生物吸收，从而加快微生物的生长繁殖。
因此在培养阶段，要注意分析进水水质的情况，再根据厂内自身的经济条件进行选择碳源的投加，这种碳源的投加一般随着微生物的培养成熟，污水稳定进入厂内就会逐步减少乃至停止。
二、污水厂的进水营养不均衡。
在很多污水厂，特别是收纳范围小，收集人口少，或者是工业废水厂内，污水的碳源营养组成比例和我们通常认为的100：5：1是不吻合的。
有些是进水水质受雨污合流，地下水渗流等原因，导致水中的有机污染物质极少，碳源极少，但是氮和磷的含量较高，这样的水质为了处理氮磷达标，需要在生物池内保持一定的活性污泥中的微生物数量，对氮和磷进行降解，这就产生了较低的有机负荷食微比F/M非常低，极低的食微比F/M会造成活性污泥老化解体，因此在这样的进水环境下，需要对微生物进行碳源的补充，来维持微生物的较高的活性，这时就需要进行碳源的补充。
长期进水水质较低，或者进水比例不合适进行的碳源投加往往成为污水厂极大的运行成本，很多污水厂经常认为投加一定时间，微生物生长起来以后，就可以减少甚至不加，但是由于微生物适应了投加碳源的营养环境，一旦停止下来，微生物没有充足的碳源来维持自身生长的需要，就又陷入老化解体的情况。
反硝化碳源选用什么比较好
众所周知，过多氮磷会引起水环境恶化，因此，为保护我们所生活的环境，去除污水处理中氮磷是势在必行。
但在需要脱氮的污水中，如碳源不足导致反硝化的去除率低，则会导致出水TN超标，那么需要哪种碳源比较好呢?下边，为使大家有所进一步的了解，现将目前应用比较广泛的碳源做一个对比，快来围观吧。
1、甲醇普遍认为甲醇作为外碳源具有运行费用低和污泥产量小的优势。
阎宁发现，在甲醇碳源不足时，存在亚硝酸盐积累的现象。
以甲醇为碳源时的反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍，最佳碳氮比（COD：氨氮）为2.8～3.2 。
从目前研究来看，甲醇作为碳源时，C/N>5 时能达到较好的效果，但其弊端有三点：①作为化学药剂，成本相对较高；②响应时间较慢，甲醇并不能被所有微生物利用，当投加甲醇后，需要一定的适应期直到它完全富集，发挥全部效果，当用于污水处理厂应急投加碳源时效果不佳；③甲醇具有一定的毒害作用，长期用甲醇作为碳源，对尾水的排放也会造成一定的影响。
2、乙酸钠乙酸钠的优点在于它能立即响应反硝化过程，能用作水厂运行时的应急处理。
乙酸钠由于是小分子有机酸的原因，反硝化菌易于利用，脱氮效果是最好的。
但是，由于价格较为昂贵，污泥产率高，且目前污水厂的污泥处置问题也是一个较大的攻关难题，所以，将乙酸钠应用于污水处理厂的大规模投加几乎不可能。
3、糖类糖类物质中，以面粉、蔗糖、葡萄糖为主，由于葡萄糖是最简单的糖，所以目前研究比较多。
当碳源充足时，以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比较甲醇为碳源时高得多，为6∶1～7∶1 。
碳源类型对硝氮的比还原速率几乎没有影响，对亚硝氮的比积累速率影响较大，只有葡萄糖在该研究中没发现积累现象。
以葡萄糖为代表的糖类物质作为外加碳源处理效果不错，可是，它作为一种多分子化合物，容易引起细菌的大量繁殖，导致污泥膨胀，增加出水中COD的值，影响出水水质，同时，与醇类碳源相比，糖类物质更容易产生亚硝态氮积累的现象。
4、污泥水解上清液生物转化VFA 来源于污泥水解的上清液，由于水解所产生的VFA 拥有很高的反硝化速率，碳源可以直接由污水厂内部提供，在污泥减容的同时还减少了碳源运输方面的问题，所以它是目前比较有优势的碳源。
自养反硝化工艺
自养反硝化工艺
自养反硝化工艺是一种生物脱氮技术，其特点在于利用无机碳（如CO32-、HCO3-）作为碳源，以无机物（如S2-、S2O32-、Fe、Fe2+、H2以及NH4+）作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。
整个过程中无需添加有机碳源，从而避免了有机碳源投加过量导致的穿透现象和水COD升高问题。
自养反硝化工艺的核心在于自主研发的耦合生物电子载体、功能菌剂和非碳源依赖型深度脱氮工艺系统。
耦合生物电子载体中，碱度供体均匀分布可以有效平衡脱氮过程的酸碱度，实现生物活性的自维持；多元电子供体的引入，可以有效促进微生物的代谢偶联作用，实现脱氮反应过程的自激活。
此外，自养反硝化技术还包括硫自养反硝化工艺，该工艺利用硫细菌在缺氧或厌氧条件下以无机碳为生长碳源，以单质硫、硫化物、亚硫酸盐、四硫磺酸盐或硫代硫酸盐等作为电子供体将硝酸盐还原为氮气。
该技术能用于市政污水深度脱氮，受污染地表水环境深度净化及硝酸盐污染地下水修复领域。
自养反硝化工艺具有无需曝气、节省占地面积、节约成本、污泥产生率低、滤料费用小、滤池日处理量不发生变化、见效快、可序批式实现无缝衔接等优势。
同时，该工艺还具备一定的同步脱氮除磷能力，适用于各种场景下的污水处理。
因此，自养反硝化工艺是一种具有广阔应用前景的生物脱氮技术。
反硝化过程外加新型碳源研究进展
反硝化过程外加新型碳源研究进展李健伟;胡晓瞳;刘勇【摘要】目前我国实际污水处理反硝化过程碳源不足,需要外加碳源以保证充分反硝化.近几年新型碳源由于成本较低,其研究发展迅速.常见的新型碳源即纤维素类碳源、工业废水和垃圾渗滤液以及一些其他物质碳源的反硝化特性总结于文中.尽管一些固体类的新型碳源对后续处理造成一定困难,部分新型碳源不适用于生活污水反硝化,但大多数新型碳源成本较低,能利用某些废弃物补充污水反硝化所需碳源,具有一定的环保效应,应用前景较为广泛.%There are insufficient carbon sources during denitrification in wastewater treatment so that external carbon source is required to ensure adequate denitrification.In recent years,new carbon source has developed rapidly due to its low cost.Characteristics of new common carbon sources included cellulose,industrial wastewater and landfill leachate,endogenous and other carbon source carbon during denitrification were summarized.Though some solid carbon sources were difficult for causing some difficulties for subsequent treatment and some did not apply to domestic wastewater,most of the new carbon sources costed low and took advantage of some wastewater to supplement carbon sources for wastewater denitrification which had some environmental effects.The new carbon sources have extensive application prospects.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】3页(P10-11,32)【关键词】环境科学;污水处理;反硝化;新型碳源【作者】李健伟;胡晓瞳;刘勇【作者单位】北京城市排水集团科技研发中心,北京 100044;北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124;北京大学人民医院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】X703.1目前，我国在污水处理反硝化的过程中普遍存在着碳源不足的问题，因此需要外加碳源进行补充。
污水处理技术之关于硝化反硝化的碳源、碱度的计算
污水处理技术之关于硝化反硝化的碳源、碱度的计算一、硝化细菌硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。
他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（N i t r o s o m o n a s s p）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（N i t ro b a c t e r s p）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用C O2、C O32-、H C O3-等做为碳源，通过N H3、N H4+、或N O2-的氧化还原反应获得能量。
硝化反应过程需要在好氧（A e ro bi c或O x i c）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。
其相应的反应式为：亚硝化反应方程式：55N H4++76O2+109H C O3→C5H7O2N﹢54N O2-+57H2O+104H2C O3硝化反应方程式：400N O2-+195O2+N H4-+4H2C O3+H C O3-→C5H7O2N+400N O3-+3H2O硝化过程总反应式：N H4-+1.83O2+1.98H C O3→0.021C5H7O2N+0.98N O3-+1.04H2O+1.884H2C O3通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14克重碳酸盐（以C a C O3计）碱度。
在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子N H4-→羟胺N H2O H→硝酰基N O H→亚硝酸盐N O2-→硝酸盐N O3-。
二、反硝化细菌反硝化反应过程：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从无水中逸出，从而达到除氮的目的。
反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。
当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电子受体，O2-作为受氢体生成水和O H-碱度，有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。
农业废物反硝化固体碳源的优选_邵留
中国环境科学 2011,31(5)：748~754 China Environmental Science 农业废物反硝化固体碳源的优选邵留1,徐祖信2*,金伟2,尹海龙2 (1.上海海洋大学水产与生命学院,海洋科学研究所,上海 201306；2.同济大学环境科学与工程学院,上海 200092)摘要：以甘蔗渣、玉米芯、稻草、稻壳、花生壳、木屑6种农业废物作为反硝化碳源和生物膜载体的备选材料,通过各物质浸出物质元素分析、含碳量以及脱氮效果、生物附着性能等方面的比较,意在优选出适于推广的反硝化固体碳源.结果表明,6种农业废物的浸出液中均未检测出铜、铅、铬及镉,安全性较好.甘蔗渣浸出液的有机碳含量和释放速率明显高于其他材料,木屑浸出液的有机碳含量则相对最低.其中,玉米芯、稻草及稻壳表现出较强的持续供碳能力.以稻草、稻壳和玉米芯为碳源和载体的实验组硝酸盐去除率均达80%以上,而木屑实验组由于碳释放量不足、生物附着性能较差等原因导致脱氮性能较差.试验初步优选出了玉米芯、稻草、稻壳可用做替代传统液体碳源的固体碳源.关键词：农业废物；反硝化；固体碳源；优选中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2011)05-0748-07Optimization of solid carbon source for denitrification of agriculture wastes. SHAO Liu1, XU Zu-xin2*, JIN Wei2, YIN Hai-long2 (1.Institute of Ocean Science, College of Fisheries and Life, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China；2.College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China). China Environmental Science, 2011,31(5)：748~754Abstract：Agriculture wastes including bagasse, corncob, rice hull, rice straw peanut shell and sawdust were selected as potential carbon source for denitrification. Heavy metal element such as Cu, Pb, Cr, Cd, which negatively affect the metabolism of microorganisms, were not detected. Release amount of bagasse was the highest and sawdust was the lowest. Better continuous supply of carbon was found when corncob, rice hull and rice straw were used as carbon source. Higher than 80% nitrate removal efficiency was found when corncob, rice hull and rice straw were used as carbon source. Due to low carbon release and poor adhesive performance, low nitrate removal efficiency was found when sawdust was used as carbon source. Corncob, rice hull and rice straw were, therefore, recommended as an economical and effective external carbon source for denitrification.Key words：agriculture waste；denitrification；solid carbon source；optimization利用生物反硝化工艺处理氮、磷含量较高的城市污水过程中,补加碳源是保证处理效果的手段之一.对于碳含量相对不足水体,传统方法是投加甲醇等液体碳源,该技术的弊端主要在于运输不便、成本过高以及液体碳源具有一定毒性等问题[1-3].为此,近年来相关学者纷纷提出不少替代传统工艺的反硝化碳源,如可生物降解聚合物[4-10]、农作物[11-12]、农业废物[13-18]、污泥[19]等.其中农业废物基于安全性和经济性等方面的优势,日益成为研究热点,并已取得了不错的研究成果[13].农业废物被认为是地球上最丰富的可循环利用的有机物质[20],不仅成本低廉,且能被生物降解,具有广泛的开发前景.目前已有利用农业废弃物制造生物能源、活性炭、离子交换树脂等的报道[21-27].而以农业废物作为反硝化碳源的研究较多集中在反硝化效果的报道上,对于农业废弃物的供碳机理却研究甚少.本研究以甘蔗渣、玉米芯、稻草、稻壳、花收稿日期：2010-09-25基金项目：国家自然科学基金资助项目(51008219);上海海洋大学博士启动基金项目(A2400090143);上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金(ssc09003);上海市教育委员会重点学科建设项目(J50701);环境科学上海市教育高地基金(B8510100001)* 责任作者, 教授, xzx@5期邵留等：农业废物反硝化固体碳源的优选 749生壳、木屑6种材料作为反硝化外加碳源的备选材料.这6种材料均具有较高的纤维素含量,纤维素降解菌可将纤维素转化为反硝化菌可利用的碳源,使得反硝化反应顺利进行.本研究目的在于通过对不同种类农业废气物浸出物质元素分析、释碳量的比较、脱氮效果、生物附着性能等方面的研究,筛选出来源方便、费用低廉、结构稳定、脱氮效果好、副效应低的碳源,为碳源的推广提供理论支持,也为治理硝酸盐污染水体提供新的思路.1材料与方法1.1 农业废物的预处理玉米芯、稻草、稻壳、木屑、花生壳、甘蔗渣6种农业废物收购于上海市崇明县农村地区.回收后洗净、晾干,储藏于干燥箱中.整个实验使用同一批材料.1.2 农业废物浸出液元素成分的测定分别称取10g备用的6种农业废物分别加入500mL三角瓶中,加400mL水浸泡.14d后取样,使用ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪inductively coupled plasma optical emission spectrometer,美国Perkin-Elmer公司)对浸泡液进行物质元素分析.1.3 农业废物浸出液TOC及TC的测定分别称取10g备用的6种农业废物于1000mL三角瓶中,加1000mL蒸馏水浸泡.分别于第3,5,7,15d时取样,使用总有机碳分析仪(日本岛津公司TOC分析仪)测定碳源浸出液中的TOC(总有机碳)及TC(总碳)含量.1.4 碳源材料表面形态及生物附着情况的电镜扫描采用电镜扫描法对碳源材料的表面性质进行表征,以分析碳源材料的生物附着容易程度.采用S-450型(Phillips)扫描电子显微镜(SEM— —scanning electron microscope )对被选碳源材料进行表面形态及生物附着情况的观测.1.5碳源静态反硝化试验反硝化菌的培养:选取花园泥土作为接种物,加入自行配制的培养液后,25℃恒温培养,控制pH 7.2~7.5,充氮气维持厌氧环境.培养液组成:KNO3 2.0g/L,MgSO4·7H2O 0.2g/L, K2HPO40.5g/L,酒石酸钾钠20g/L.分别称取各农业废物10g放入2500mL滤嘴瓶中,加2000mL自配污水(以KNO3为氮源,K2HPO4为磷源,外加适量的微量元素)使各实验组水体硝酸盐开始浓度均为8.8mg/L;同时接种反硝化菌富集培养物20mL.按试验设定时间取样,测定水中硝酸盐浓度.2结果与讨论2.1浸出液元素物质分析由表1可以看出,历经14d的浸泡后,6种农业废弃物的浸泡液中:Cu、Pb、Cd、Cr四种金属元素的含量均低于检测限,未能检出.各浸出液As含量均<0.5mg/L,Zn含量最高的为甘蔗渣试验组,含量为 6.3mg/L.考虑到实际应用中,来水流量和流速均远远大于试验状态,因此当此类农业废弃物用做生物反硝化碳源时不会对环境安全造成影响,环境友好度较高.另外,有报道指出[28],碳源材料浸出液中的金属离子可以为反硝化过程中所需的酶提供活性中心,从而提高装置的反硝化速率.因此,6种材料作为反硝化碳源和生物膜载体去除水中的硝酸盐是安全可行的.表1 农业废弃物浸出液元素含量(mg/L)Table 1 Analysis of agriculture waste lixivium (mg/L)样品名 Cu Pb Cd Cr As Zn甘蔗渣 n.d. n.d.n.d.n.d.0.37 6.30稻壳 n.d.n.d.n.d.n.d.0.14 2.09稻草 n.d.n.d.n.d.n.d.0.20 1.90玉米芯 n.d.n.d.n.d.n.d.0.14 3.23花生壳 n.d.n.d.n.d.n.d.0.13 1.61木屑 n.d.n.d.n.d.n.d.0.08 1.69注:n.d.表示未检出2.2浸出物TC及TOC分析为考察6种碳源材料的有机物释放水平,检测了碳源浸出液中TC及TOC含量随时间的变化.750 中国环境科学 31卷图1 碳源材料浸出液TOC及TC的变化Fig.1 Chang of TOC and TC in lixivium according to time由图1可以看出,随着时间的推移,各实验组TC及TOC含量均出现不同程度的增加.试验期间备选材料释碳量大小依次为:甘蔗渣>花生壳>玉米芯>稻草>稻壳>木屑.纵观浸出液TOC 所占TC比例,发现备选材料浸出液中TOC含量均占TC的90%以上,均符合作为碳源材料的基本条件——能释放出大量有机碳.比较而言,甘蔗渣上浸出液中TC和TOC含量和其他几种材料相比高出1个数量级,高达3000mg/L以上.在释放试验开始的第1周内,甘蔗渣浸出液TC和TOC浓度随着时间的延长增长迅速,之后随着试验天数的增加,增长趋势有所放缓(图1a);花生壳浸出液中TC和TOC浓度变化曲线(图1d)与甘蔗渣类似,出现后期释碳能力降低现象,主要是因为浸泡初期,甘蔗渣和花生壳表面附着的小分子有机物大量溶出,表现为浸出液中TC 及TOC增长迅速;之后,浸出液TC及TOC的增加主要来自材料本身纤维素的分解,因此释碳5期邵留等：农业废物反硝化固体碳源的优选 751速率明显降低.从甘蔗渣和花生壳浸出液的TOC/TC变化曲线可以推论,这两种物质的供碳持续力不够,无法持续提供能源和碳源,因此不太适宜作为反硝化碳源和载体.章旻[29]通过实验得出,经过5d的反硝化反应后,以花生壳为碳源的实验组出现明显的供碳不足现象,不太适宜作为固态有机碳源.李晔等[17]同样报道花生壳不适宜作为反硝化固体碳源,其理由是以花生壳为反硝化碳源的硝酸盐去除试验,在反应开始前两天,花生壳释放有机物较快,硝酸盐去除效果较好;但1星期后,花生壳被纤维素分解菌分解溶出的有机物很少,其释碳能力出现明显不足,导致硝酸盐去除能力急剧下降.这一实验结果验证了本实验的推测.在15d的检测时间内,稻壳和稻草浸出液TC 和TOC含量均在100 ~170 mg/L之间,且浸出液TOC浓度与时间之间存在良好的线性关系;玉米芯浸出液中的TC和TOC含量变化在试验进行的第1周增长较为缓慢,之后表现出强劲的后势,随着时间的推移,浸出液中TC和TOC浓度增长迅速;图1b、图1c、图1e表明这3种材料具有较好的持续供碳能力,能较好满足其上生长的生物膜对碳源的持续需求,降低材料的更换频率.木屑浸出液中TC和TOC浓度变化同样与时间之间存在较好的线性关系,但其浸出液中增长范围很有限,第3d到15d内, TOC含量只是从67mg/L 增长到71mg/L,增长速率过慢,这主要与木屑中富含难分解的木质素有关.赵联芳等[13]研究得出,稻壳与木屑的释碳速率较为稳定,且稻壳的释碳量高于木屑,这与本研究结论一致.a bc d图2 碳源材料处理前扫描电镜图(×100)Fig.2 SEM image of agriculture waste before process(×100)a.木屑;b.玉米芯;c.稻草;d.稻壳综合分析各类碳源物质浸出液TOC和TC浓度随时间的变化趋势,甘蔗渣由于浸出液中有752 中国环境科学 31卷机碳浓度过高,达3000mg/L以上,且存在和花生壳浸出液一样的问题,即后期有机物释放能力不足,即可持续释放有机物的能力较差;考虑到备选材料的实际应用,为了避免碳源原位处理时溶解出过多有机物,造成二次污染,而有机物释放后劲不足又会导致供碳不足,因此放弃对甘蔗渣和花生壳性能的进一步研究.2.3表面形态及生物附着性能分析由图2可见,稻草表面最为光滑,总体呈片状,其上基本没有突起状结构;木屑表面较为平整,结构致密;玉米芯表面不平整,大体呈片状叠加形态,其上的纤维状结构较为明显;稻壳表面呈粒状(即具有大致相同量网的不规则形体),且中间夹杂着许多针状体.根据扫描电镜的结果可知,稻壳的表面最粗糙,玉米芯次之,之后是木屑,稻草的表面最光滑.载体表面的粗糙程度是影响微生物附着、生长的载体表面性质之一,粗糙多孔的表面有助于生物膜的形成.因此推测稻壳和玉米芯表面更易于挂膜,更适宜微生物的附着.从图3可见,各种农业废物作为反硝化碳源运行一段时间后,稻壳表面最容易附着微生物,稻草和玉米芯表面亦可见明显的菌膜存在,而以木屑表面的微生物量最少,未有明显的菌膜生长.生物膜上的微生物以球菌为主,这与周海红等[4]以可生物降解的PBS作为反硝化碳源和生物膜载体,电镜扫描显示的生物膜结构较为类似.推测生物膜上的球菌应以常见的生物反硝化菌属,即芽孢杆菌属微球菌和假单胞菌属为主,具体菌种需进一步研究鉴定.a bc d图3 碳源材料处理后扫描电镜图(×1000)Fig.3 SEM image of agriculture waste after process(×1000)a.木屑;b.玉米芯;c.稻草;d.稻壳一般认为,材料的生物附着性能与材料本身的表面特征有关,即表面粗糙程度大的材料易于生物附着.本研究结果认为,反硝化微生物在新型碳源载体上的附着性能除与材料本身的表面特5期邵留等：农业废物反硝化固体碳源的优选 753性有一定的相关性外,还与材料的供碳能力息息相关.在本研究中,木屑和稻草两者的对比就印证了该结论.在处理前,两者都均为表面较为光滑,但处理后稻草表面生物膜覆盖率要明显优于木屑.两者出现这一明显差异的主要原因是稻草的释碳速率与释碳量明显优于木屑,而充足的碳源供应为反硝化微生物的生长繁殖提供了有利的保障,因此稻草更具竞争优势.2.4静态脱氮性能由图4可以看出,稻草、稻壳和玉米芯静态脱氮试验均取得了较好的效果,试验开始后第2d,稻草实验组的硝酸盐浓度下降非常明显,由8.8mg/L降至2mg/L以下,去除率就达80%以上;稻壳和玉米芯实验组也在试验开始后第3d硝酸盐去除率均达80%以上,水体硝酸盐浓度均降至2mg/L以下.以稻草、稻壳和玉米芯为生物反硝化碳源的试验组均能在短时间内拿到较好的硝酸盐去除效果,这主要是因为3种材料释碳能力强,且有较强的持续供碳能力;木屑静态脱氮实验组效果较差,水体硝酸盐浓度始终高于5mg/L,16d后硝酸盐去除率仍未见明显增加,试验情况下仅获得25%左右的去除率.结合备选碳源浸出液TOC及TC试验可知,木屑浸出液TOC及TC浓度始终低于100mg/L,远低于稻草、稻壳和玉米芯浸出液的TOC和TC 浓度.因此,可以推断木屑静态脱氮试验组较差的脱氮效果与其浸出液有机碳浓度过低有关,即木屑实验组中反硝化碳源不足,导致反硝化反应受阻,硝酸盐去除率明显低于其他几个实验组.图4 碳源静态脱氮试验NO3--N浓度及去除率变化Fig.4 Change of nitrate removal efficiency according to time3结论3.1选取甘蔗渣、玉米芯、稻草、稻壳、花生壳、木屑6种农业废物作为反硝化固体碳源,与传统液体碳源相比,这6种碳源材料更为安全,其浸出液未检测到铜、铅、镉、铬等重金属元素.754 中国环境科学 31卷3.2甘蔗渣由于浸出液中有机碳浓度过高,达3000mg/L以上;花生壳浸出液后期的有机物释放能力不足,即可持续释放有机物的能力较差.碳源溶出物质有机物含量过高会对水体造成二次污染,而有机物释放后劲不足又会导致供碳不足,因此甘蔗渣和花生壳不适于作为反硝化碳源. 3.3脱氮试验表明,以稻草、稻壳和玉米芯为碳源和载体的实验组硝酸盐去除率均可达80%以上,而木屑实验组由于碳释放量不足、生物附着性能较差等原因导致脱氮性能较差.玉米芯、稻草、稻壳可用做替代传统液体碳源的固体碳源.参考文献:[1]曾薇,李磊,杨莹莹,等.A2O工艺处理生活污水短程硝化反硝化的研究 [J]. 中国环境科学, 2010,30(5):625-632.[2]李洪静,陈银广,顾国维.丙酸/乙酸对低能耗生物除磷脱氮系统的影响 [J]. 中国环境科学, 2008,28(8):673-678.[3]邵留,徐祖信,尹海龙.污染水体脱氮工艺中外加碳源的研究进展 [J]. 工业水处理,2007,27(12):10-14.[4]周海红,王建龙,赵璇. pH对以PBS为反硝化碳源和生物膜载体去除饮用水源水中硝酸盐的影响 [J]. 环境科学, 2006,27(2): 290-293.[5]周海红,赵璇,王建龙.利用可生物降解聚合物去除饮用水源水中硝酸盐 [J]. 清华大学学报(自然科学版), 2006,46(3): 434-436.[6]周海红,王建龙.利用可生物降解聚合物同时作为反硝化微生物的碳源和附着载体研究 [J]. 中国生物工程杂志, 2006,26(2): 95-98.[7]周贵忠,孙静,张旭,等.地下水生物反硝化碳源材料研究[J]. 环境科学与技术, 2008,31(7):4-6,10.[8]罗国芝,赖才胜,谭洪新,等.固体碳源填料床生物反应器去除水中硝酸盐的研究 [J]. 安全与环境学报, 2010,10(4):23-27. 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反硝化碳源简单来讲就是指能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质。
那么目前都有哪些种类呢?
1、污泥水解上清液
生物转化VFA 来源于污泥水解的上清液，由于水解所产生的VFA 拥有很高的反硝化速率，碳源可以直接由污水厂内部提供，在污泥减容的同时还减少了碳源运输方面的问题，所以它是目前比较有优势的碳源。
2、糖类
糖类物质中，以面粉、蔗糖、葡萄糖为主，由于葡萄糖是最简单的糖，所以目前研究比较多。
当碳源充足时，以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比较甲醇为碳源时高得多，为6∶1～7∶1 。
碳源类型对硝氮的比还原速率几乎没有影响，对亚硝氮的比积累速率影响较大，只有葡萄糖在该研究中没发现积累现象。
3、乙酸钠
乙酸钠的优点在于它能立即响应反硝化过程，能用作水厂运行时的应急处理。
乙酸钠由于是小分子有机酸的原因，反硝化菌易于利用，脱氮效果是最好的。
但是，由于价格较为昂贵，污泥产率高，且目前污水厂的污泥处置问题也
是一个较大的攻关难题，所以，将乙酸钠应用于污水处理厂的大规模投加几乎不可能。
4、甲醇
普遍认为甲醇作为外碳源具有运行费用低和污泥产量小的优势。
阎宁发现，在甲醇碳源不足时，存在亚硝酸盐积累的现象。
以甲醇为碳源时的反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍，最佳碳氮比（COD：氨氮）为2.8～3.2 。
以上就是反硝化的碳源种类的具体介绍，希望对大家进一步的了解有所帮助。