反硝化脱氮补充碳源选择与研究
污水处理什么时候需要投加碳源？
污水处理什么时候需要投加碳源？
1.污水脱氮原理
污水生物脱氮主要是是在厌氧条件下，有机氮通过氨化作用转化为氨氮，这个过程较容易进行；其次在好氧条件下，氨氮通过硝化作用转化为硝态氮；然后在缺氧条件下，硝态氮通过反硝化作用转化为氮气，从水中逸出。
2.投加碳源的原因
目前有一部分污水厂存在碳源不足的问题，严重影响污水脱氮效率，一般来说，生物脱氮要求进水BOD5/TN＞4，但是很多污水厂进水BOD5/TN远低于这个值，导致出水总氮不能达标，这种情况下，及时投加碳源是常用且有效手段。
3.碳源的投加时间
污水反硝化阶段中碳源为必不可少的元素。
因此，当进水溶解性有机物不足而脱氮要求很高时，则需要通过补充化学物质以提供反硝化过程所需要的碳源。
4.碳源的类型选择
目前在碳源的投加选择上面，市面上主要的碳源主要是，甲醇、乙酸、乙酸钠、复合碳源。
从长期投加成本上看，葡萄糖＞乙酸钠＞复合碳源>甲醇，从长期经济性上来看，复合碳源，安全性和可生化性好，均可生物降解，不会导致残留COD，相比于传统碳源，成本可降低30%以上。
一般往缺氧池加碳源的比例
一般往缺氧池加碳源的比例往缺氧池加碳源的比例通常是根据污水处理工艺的需求、进水水质特性（尤其是有机物浓度和氮负荷）、以及系统脱氮效果来确定的。
在生物脱氮过程中，为了保证反硝化细菌有足够的碳源进行反硝化反应，通常需要保持BOD5/TKN（五日生化需氧量与总凯氏氮之比）在一定范围内。
一般来说，这个比例经验值在2.86-3.0左右较为适宜，即理论上每去除1kg的硝态氮（NO3--N或NO2--N），需要提供约2.86kg的COD（化学需氧量）作为反硝化过程中的碳源。
实际操作中，应结合实验室检测结果和现场运行状况灵活调整，并通过监控反硝化效率、污泥活性等因素动态优化碳源投加量。
以下是一些关于确定碳源投加比例的考虑因素：1.碳氮比（C/N比）：理想情况下，反硝化过程需要的碳氮比约为3:1至5:1。
这意味着每去除1克硝态氮（NO3-N），需要3到5克的碳源。
这个比例是根据理论计算得出的，实际操作中可能会有所调整。
2.实际运行数据：根据水厂的实际运行数据，如乙酸钠的投加浓度和出水总氮（TN）浓度，可以对投加比例进行实时调整。
例如，如果实际运行中乙酸钠的投加浓度稳定在40~45mg/L，而出水TN浓度稳定在11~12mg/L之间，这表明当前的投加比例是有效的。
3.计算公式：当碳源不足时，可以使用特定的计算公式来确定投加量。
例如，投加量X = (4 - CBOD5 / Cn) × Cn / η，其中CBOD5是进水的BOD5浓度，Cn是进水的TN浓度，η是投加碳源的BOD5当量。
对于乙酸钠，其BOD5当量为0.52 (mgBOD/mg 乙酸钠)。
4.单位换算：在进行碳源投加计算时，需要注意单位的换算，以确保计算的准确性。
例如，1PPM=1mg/L=1g/m^3=0.001kg/m^3。
5.避免过量投加：过量投加外碳源不仅会增加系统运行费用，还可能导致出水COD超标。
因此，需要根据生化系统的实际情况由技术人员评估确定投加方案，以确保出水总氮和COD双达标。
《SBR工艺生物脱氮及外加碳源效果研究》范文
《SBR工艺生物脱氮及外加碳源效果研究》篇一一、引言随着工业和城市化的快速发展，水体富营养化问题日益严重，其中氮污染成为水环境治理的重要难题。
SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式活性污泥法）工艺作为一种高效的污水处理技术，具有操作灵活、适应性强等优点，广泛应用于污水处理领域。
生物脱氮作为SBR工艺的重要环节，其效果直接影响到出水水质。
同时，外加碳源作为一种强化生物脱氮的手段，也被广泛研究。
本文旨在研究SBR工艺生物脱氮及外加碳源的效果，为实际工程应用提供理论依据。
二、SBR工艺生物脱氮原理及研究现状SBR工艺是一种按间歇方式运行的处理工艺，通过周期性改变反应条件，实现污水的高效处理。
生物脱氮是SBR工艺的核心环节，主要通过硝化与反硝化作用实现。
硝化作用由自养型好氧菌完成，将氨氮氧化为硝酸盐；反硝化作用由异养型厌氧菌完成，将硝酸盐还原为氮气。
两者结合，实现生物脱氮的目的。
近年来，SBR工艺生物脱氮的研究主要集中在优化运行参数、提高脱氮效率等方面。
然而，在实际应用中，由于进水氮负荷、水温、pH值等因素的影响，SBR工艺的生物脱氮效果往往难以达到预期。
因此，有必要研究外加碳源对SBR工艺生物脱氮的影响。
三、外加碳源对SBR工艺生物脱氮的影响外加碳源是指向污水处理系统中投加有机碳源，以提高反硝化过程的电子供体浓度，从而促进反硝化速率。
常见的外加碳源包括甲醇、乙酸钠、葡萄糖等。
研究表明，外加碳源可以显著提高SBR工艺的生物脱氮效果。
一方面，外加碳源为异养型厌氧菌提供了充足的电子供体，加速了反硝化速率；另一方面，外加碳源可以改善污泥的活性，提高污泥对氮的去除能力。
此外，外加碳源还可以调节系统的pH值，有利于硝化与反硝化过程的进行。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法本实验采用SBR工艺，分别设置外加碳源组（甲醇）和对照组（无外加碳源），在相同条件下运行一定周期。
通过监测进出水的氨氮、硝酸盐氮等指标，分析SBR工艺的生物脱氮效果及外加碳源的影响。
反硝化碳源投加量小试实验
碳源实验
1 实验目的
反硝化污泥在适宜的pH、温度、碳源充足等条件下，可以对污水中的硝态氮降解去除，因此在碳源缺乏情况下，反硝化细菌将无法去除总氮，为此，可确保其他同等适宜条件下，实验研究不同碳源条件下，反硝化污泥对污水中总氮的去除效果或不同用量碳源下反硝化污泥对污水中总氮去除效果。
2 实验流程
2.1 试剂准备
碳源：以60万当量COD的复合碳源为例。
氮源：以硝酸钾氮源为例，称取7.218g分析纯硝酸钾固体于100mL容量瓶中，摇匀备用。
此时硝酸钾氮源的含氮量为10g/L。
（有实验条件硝态氮可一起测）
2.2 实验步骤
取适量缺氧池末端污泥，然后向5个烧杯中分别取1L该混合均匀的污泥，分别补充硝酸钾氮源5mL，搅拌均匀，此时污泥溶液约含总氮50mg/L。
（尽量将溶液所含浓度与实际相同），然后在4个烧杯中分别投加不同复合碳源溶液按下表投加量进行梯度实验。
复合碳源投加后需不停或间歇搅拌，实验全程保证实验温度，pH，DO等于实际工艺条件一致，反应持续2h，静置10min，取上清液的测量每个烧杯的总氮（TN）含量。
实验记录表如下所示：
例：复合碳源取（mL）=50mg/L×3×1000mL÷600000mg/L=0.25mL
3 实验结果记录及处理
1）反应结束后观察每个烧杯中污泥的絮凝、沉降等变化情况，照片记录。
2）计算每个烧杯的脱氮效率，分析复合碳源的脱氮效果。
关于硝化反硝化的碳源碱度的计算!
关于硝化反硝化的碳源碱度的计算!硝化反硝化是自然界中一种重要的生化过程。
它通过细菌的作用，将氨氮转化为硝态氮，再将硝态氮还原为氨氮，完成氮的循环。
本文将重点介绍硝化反硝化中碳源和碱度的计算方法。
一、碳源的计算1.硝化过程中的碳源硝化过程中，细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，此过程需要耗费能量。
为了维持细菌的正常生长和代谢，需要提供足够的碳源。
一般来说，硝化过程中适宜的碳源包括有机物和无机碳源。
无机碳源：常用的无机碳源有碳酸盐、碳酸氢盐、苏打灰等。
这些无机碳源在水中溶解后可以为细菌提供能量和碳源。
有机碳源：常用的有机碳源包括葡萄糖、乳糖、酒精等。
有机碳源的加入可以增加水中的溶解有机物质，为细菌提供能量和碳源，促进硝化反应的进行。
2.反硝化过程中的碳源反硝化过程中，细菌将硝态氮还原为氮气释放到大气中，此过程同样需要耗费能量。
同样需要提供足够的碳源。
常用的碳源包括有机物和无机碳源。
无机碳源：常用的无机碳源有硫酸盐、碳酸盐等。
这些无机碳源在水中溶解后可以为细菌提供能量和碳源。
有机碳源：常用的有机碳源包括葡萄糖、乳糖、酒精等。
有机碳源的加入可以增加水中的溶解有机物质，为细菌提供能量和碳源，促进反硝化反应的进行。
二、碱度的计算碱度是指水溶液中碱性物质所占的量。
在硝化反硝化中，强碱性条件对细菌的生长和代谢有一定的影响。
因此，合理控制碱度是保证硝化反硝化顺利进行的重要因素。
常用的计算碱度的方法有以下几种：1.pH法pH是衡量水溶液酸碱程度的指标，与碱度密切相关。
一般来说，当pH在7.0-8.5之间时，硝化和反硝化的效果较好。
因此，可以通过测定水样的pH值来初步评估碱度的情况。
2.碱定法碱定法是一种量化测定碱度的方法。
常用的碱定方法有酸碱滴定法和酸碱指示剂法。
通过向水样中加入酸或碱滴定剂，直到水样的酸碱度发生变化，从而计算出水样中的碱度。
3.碳酸盐盐度法碳酸盐盐度法是一种通过测定水样中的碳酸盐盐度来推测碱度的方法。
碳酸盐盐度是指水中溶解的碳酸盐所占的量，可以通过测量水样中的总碱度来计算。
以反硝化速率为依据的乡镇污水处理厂补充碳源的评价
以反硝化速率为依据的乡镇污水处理厂补充碳源的评价发布时间：2021-07-01T10:02:35.410Z 来源：《基层建设》2021年第10期作者：王树成[导读] 摘要：我国乡镇污水处理厂普遍存在进水碳源不足的问题，导致出水总氮无法达到排放要求，所以很多污水处理厂选择投加碳源的方式增强系统的反硝化作用，但是不同种类的碳源其对反硝化作用的影响不同。
重庆环保投资集团有限公司重庆市 404100摘要：我国乡镇污水处理厂普遍存在进水碳源不足的问题，导致出水总氮无法达到排放要求，所以很多污水处理厂选择投加碳源的方式增强系统的反硝化作用，但是不同种类的碳源其对反硝化作用的影响不同。
本文基于反硝化速率的测定，建立了乡镇污水处理厂补充碳源的评价方法，并对重庆市合川区某乡镇污水处理厂的补充碳源的性能进行了试验。
结果表明，通过此方法可以有效地评价乡镇污水处理厂补充碳源的性能，其成果可用于污水处理厂的运营管理。
关键词：污水处理厂；活性污泥；碳源；反硝化速率1 反硝化过程的基本原理及其动力学1.1 反硝化过程的原理生物反硝化过程是污水中的硝态氮在无氧条件下，反硝化细菌利用碳源作为电子供体，NO3--N作为电子受体，将NO3--N还原成氮气，同时达到去除有机物的效果。
生物反硝化过程分为同化反硝化和异化反硝化过程，同化反硝化利用硝酸盐氮合成新的细胞物质，异化反硝化将硝酸盐氮还原成氮气。
异养菌代谢过程中中，（1-YH）的碳源用于异化作用消耗，而剩余（YH）的碳源用于异养菌同化作用，合成新的微生物。
1.2 反硝化过程的动力学在Monod方程的基础上，得到反硝化过程的动力学方程如下所示：式中：q——比反硝化速率，h-1；qmax——最大比反硝化速率，h-1；c——t时刻NOX--N的浓度，mg/L；S——t时刻BOD5的浓度，mg/L；Kn、Ks——饱和常数，mg/L。
饱和常数的大小与碳源的种类及其生物降解性有关，国际水协会（IWA）ASM1和ASM2号模型将城镇污水厂进水中的COD划分为易生物降解COD（SS）、慢速生物降解COD（XS）以及不可生物降解COD（SI、XI）。
污水处理厂反硝化碳源的选择
污水处理厂反硝化碳源的选择方法为缓解和控制水体的富营养化，国家制定的污水排放标准越来越严格，其中总氮排放的要求也进一步提高,尤其一些地区要求市政污水处理厂提标到地表水准四类标准，其中要求总氮小于10ppm。
然而，当前大部分污水处理厂普遍存在低碳，相对高氮磷的水质特点。
由于有机物含量偏低，采用常规脱氮工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求，导致反硝化过程受阻，并抑制厌氧好氧菌增殖，大大影响了污水处理厂脱氮效果，尤其进入低温季节情况更为严重。
为了解决这一问题，一方面可以通过增加反硝化缺氧区的体积，延长反硝化时间来增加脱氮效果，但这种方法需要扩建污水处理厂，基建费用高，可操作性不强;另一方面，可以通过向缺氧区投加外碳源，以补充碳源的方式提高反硝化速率。
实践证明，投加碳源是污水处理厂解决这类问题的重要手段。
一、碳源的种类目前市面上常用的碳源：甲醇、乙酸、乙酸钠、面粉、葡萄糖、生物质碳源、污泥水解上清液、啤酒废水及垃圾渗滤液等。
在使用过程中，需要根据实际工程情况选择合适的碳源。
现对各种常用的碳源进行对比，分析各种碳源的优缺点：1、甲醇甲醇作为外碳源具有运行费用低和污泥产量小的优势，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，C/N＞5时能达到较好效果。
但甲醇作为外加碳源时，有以下3点问题需关注：①甲醇易燃，为甲类危化品，储存和使用均有严格要求。
特别是其储存需报当地公安部门备案审批，手续繁琐。
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，可作为水厂应急处置时使用。
乙酸钠由于是小分子有机酸盐的原因，反硝化菌易于利用，脱氮效果是最好的。
通过实验发现，碳氮比在4.6时，可以达到稳定的脱氮效果，而且它的水解物为小分子有机物，能容易被微生物降解，反硝化响应时间快，而且无毒，能作为应急碳源。
污水处理工艺中碳源的选择
污水处理工艺中碳源的选择近年来，污水处理排放标准越来越高，因市政污水低碳高氮的水质特点，在采用常规脱氮工艺时无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求，导致TN超标，所以投加碳源是污水处理厂解决这类问题重要且唯一的手段。
为什么乙酸钠是最好的碳源？对于脱氮工艺碳源的选择，如果排除价格的前提下，一般从脱氮速率和COD 有无残留来判断！目前污水处理厂解决低碳源污水处理常用的外加碳源有甲醇、淀粉，葡萄糖、乙酸钠等，其中甲醇和乙酸钠均为易降解物质，本身不含有营养物质(如氮、磷)，分解后不留任何难于降解的中间产物。
而葡萄糖和淀粉为多糖结构，水解为小分子脂肪酸所需的时间长，且淀粉在水中的溶解性差，不易完全溶于水，容易造成残留和污泥絮体偏多等问题，两者都有产泥多的缺点。
研究表明，乙酸钠作为碳源时其反硝化速率要远高于甲醇和淀粉。
其主要原因在于，乙酸钠为低分子有机酸盐，容易被微生物利用。
而淀粉等高分子的糖类物质需转化成乙酸、甲酸、丙酸等低分子有机酸等最易降解的有机物，然后才被利用；甲醇虽然是快速易生物降解的有机物，但甲醇必须转化成乙酸等低分子有机酸才能被微生物利用，所以出现了利用乙酸钠作为碳源比用淀粉、甲醇进行反硝化速度快很多的现象。
同时，甲醇作为一种易燃易爆的危险品，当采用甲醇作为外加碳源时，其加药间本身具有一定的火灾危险性。
当甲醇储罐发生火灾时，易导致储罐破裂或发生突沸，使液体外溢发生连续性火灾爆炸，危及范围较大，因此甲醇加药间对周边环境要求一定的安全距离。
同时由于其挥发蒸汽与空气混合易形成爆炸性气体混合物，故其范围内的电力装置均须采用特殊设计。
而乙酸钠本身不属于危险品，方便运输及储存，虽然价格比其他碳源贵不少，但是对于一些已建的污水处理厂来说，由于其用地限制，当需要外加碳源时，采用乙酸钠作为外加碳源比甲醇更具有优势。
近几年复合碳源市场占有率也越来越高，主要原因是其价格低廉，COD当量高，但是总体性能还是比不上甲醇及乙酸钠！碳源投加判定条件很多小伙伴对于碳源的投加认知，还停留在初学阶段，只认识CNP比100：5：1，CN比控制在4-6，但是，这些比例到底啥时候用？啥工艺用呢？可能分不清楚！所以，碳源投加首先必须分清楚自己是什么工艺！这是判断碳源投加最关键的一步！如何判断？很简单！记住这几个判断点：除碳工艺就是单纯的曝气，以去除COD为主，例如单纯的曝气池、单纯的MBR、接触氧化、经典SBR等；脱氮是经历的缺氧和好氧的交替，以去除TN为主，例如AO带内回流，氧化沟、AAO等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同济大学环境科学与工程学院
硕士学位论文
反硝化脱氮补充碳源选择与研究
姓名：蔡碧婧
申请学位级别：硕士
专业：环境工程
指导教师：杨殿海
20080301
４５６
时间（ｄ）
图４．３污泥消化水解产物中ＶＦＡｓ和ＳＣＯＤ浓度随时间变化情况０５＂Ｃ）
污泥水解产物中Ⅵ＇Ａ娟ＣｏＤ比例随时间的变化情况，如图４．４所示。
ＶＦＡｓ占ＳＣＯＤ的比例是随时间延长而缓慢增长，从第一天的２１．１％到第八天的３７．７％，这说明污泥水解过程中在生成Ⅵ‰的同时，也有大量其他有机物生成。
图４．４污泥水解产物中ＶＦＡｓ／ＳＣＯＤ比例随时问的变化情况
／避蜒８
譬
第４章污嚣承鬃产耪爱张纯特性研究
水解第八天时各ＶＦＡＣＯＤ所占ＳＣＯＤｒ的比例如图４．５所示。
其中乙酸占ｌｓ，２％，斑酸占６．０８％，凳丁酸占２．４６％，歪Ｔ酸鑫２．４７％，异戊酸占４。
４７‰歪戊酸占３．９６％。
总ＶＦＡｓ占ＳＣＯＤ的３７。
６６％，箕巾乙酸占蕙ＶＥ如的４８．３６％。
Ｇａｌｉ等人【４５】使用初沉污泥水解发现水解第一天ＶＦＡ增长４０％殿右，第一天剿的第六天ＶＦＡ平均增长１８％，ＶＦＡ占ＳＣＯＤ的比例谯５５％～６０％澈围内。
此研究的承舞效巢院奉硬究婷蔻瓣秀试验条箨下嫠蘑戆污滋蜀生纯降瓣毪较努，瑟显荚试验温度为２０℃，比本研究高５＂Ｃ，而温度又是影响水解效率的煎要因素。
阁４。
５水解第八天备ＶＦＡｓ占ＳＣＯＤ比例
４．２．２厌氯发簿过程劝办学分新
４…２２１各ＶＦＡｓ生成速率比较
逶遗数据院较各ＶＦＡｓ襄ＶＦＡｓ憨爨魏垒藏遴率，褥刭表４．３。
获表孛《黻看出，乙酸的产生速率远离予其他酸，占总ＶＦＡｓ产艇速率的一举左右，说明己酸是水解酸化过程的目标产物。
其次怒丙酸和异戊激，而异丁酸，难丁酸和芷戊酸的生成逡攀最低。
进一步考察总ＶＡＦｓ和ＳＣＯＤ鳇产生速率发现籍考占后者的一半左右，说明ＶＦＡｓ静产生速率滋毒鼋成溶簿往ＣＯＤ豹其它有税物高。
Ｅｌｅｆｓｉｎｉｏｔｉｓ等人｛４６】水解市政污泥得到的ＶＦＡ生成速率比本试验结果稍高，是因为在水解反应器中加入了士豆食黯废水增强了系统的可降解性。
表４。
３各ＶＦＡｓ羁ＳＣＯＤ惫成速率
ＶＩＡ种类ＶＦＡ嫩成速率Ｋｐ‘
乙酸丙酸ｏ．０２７３
Ｏ．００９３。