生物脫氮除磷外加碳源技術(shù)
根據微生物生長(cháng)所需碳源的不同，反硝化細菌可以分為自養反硝化細菌和異養反硝化細菌，其中大部分反硝化細菌為異養反硝化細菌，它們需要利用有機碳源進(jìn)行反硝化.。在反硝化過(guò)程中有機碳源主要用于異化硝酸鹽還原、同化合成細胞、脫氮或轉化成細胞貯藏碳源，同時(shí)異養反硝化細菌生長(cháng)過(guò)程中也需要大量的有機碳源為其提供能量和營(yíng)養物質(zhì).在生物反硝化過(guò)程中，碳源對反硝化過(guò)程中的脫氮能力與效率起著(zhù)決定性作用。
其中，反硝化菌在缺氧的條件下以碳源為電子供體，硝態(tài)氮為電子受體，將亞硝酸氮和硝酸氮還原成氮氣，從而達到去除氮污染物.當反硝化過(guò)程中碳源供應不足時(shí)，會(huì )使反硝化速度降低，這是因為當有機碳供應不足時(shí)反硝化細菌會(huì )利用自身的原生質(zhì)進(jìn)行內源反硝化，最終減少細菌的細胞質(zhì).。
此外，在污水中常常伴有磷，磷的生物去除是通過(guò)聚磷菌完成的，聚磷菌會(huì )與反硝化菌爭奪碳源，由此加劇原水碳源不足的矛盾，因此，投加外碳源是保證反硝化細菌正常生命活動(dòng)，促進(jìn)污水氮磷去除效果的有效手段。
外加碳源種類(lèi)及其影響
因不同碳源分子結構各不相同，其作為外加碳源去除污水中氮磷的效果也有一定差異. 但在反硝化過(guò)程中，能夠快速被生物降解、不會(huì )產(chǎn)生二次污染的碳源是反硝化過(guò)程中電子供體的最佳選擇.目前主要研究的外加碳源有: 傳統外加碳源( 甲醇、乙醇，乙酸鈉，葡萄糖) 、廢棄物作為外加碳源、污泥作為外加碳源等.
(1)傳統外加碳源、甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖是傳統的外加碳源。
它們分子結構簡(jiǎn)單，有利于微生物的吸收轉化，從而促進(jìn)反硝化細菌的生長(cháng)繁殖，有效的去除污水中的氮磷.以間歇式活性污泥法工藝作為主體工藝的污水處理廠(chǎng)曝氣階段活性污泥為研究對象，在PH值和溫度等參數保持不變的情況下，考察了甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖等外加碳源的脫氮效果.。
結果現，以甲醇作為外加碳源時(shí)，當系統中CODcr/N比由1.1提高5.6，NO3-N幾乎沒(méi)有什么去除效果; 以乙醇作為外加碳源，CODcr/N為6.6時(shí)，反硝化速率很慢; 以乙酸鈉作為外加碳源，CODcr/N為5.8時(shí)，反硝化速度比較快; 以葡萄糖作為外加碳源，污泥不容易利用而且反硝化速率很低。
研究了乙酸鈉、葡萄糖、甲醇作為外加碳源對活性污泥脫氮能力的影響。
結果發(fā)現，投加碳源分別為50mg /L。100mg/L，200mg/L條件下，以乙酸鈉作為外加碳源，NO3-N去除率分別為68. 8% ，85.8%.100% ; 葡萄糖作為外加碳源，NO3-N去除率分別為47.3% ，64.3% ，76.2% 以甲醇作為外加碳源，因甲醇需要一定的馴化時(shí)間，在初期沒(méi)有效果. 因此，乙酸鈉是非常高效的外加碳源. 但對于每天要處理幾萬(wàn)噸到幾十萬(wàn)噸的污水處理廠(chǎng)來(lái)講，所需費用就十分可觀(guān)，因而迫切需要尋找更低成本的外加碳源。
(2) 廢棄物作為外加碳源.農業(yè)廢棄物是地球上可循環(huán)利用的最為豐富的有機物質(zhì)，不僅成本低而且容易被生物降解，具有很好的開(kāi)發(fā)前景。
以甘蔗渣、玉米芯、稻草、稻殼、花生殼、木屑6種廢棄物為研究對象，分析比較了這6種廢棄物含碳量以及各浸出物質(zhì)成分，從而選出最佳的固體反硝化碳源.研究結果表明，這六種廢棄物的浸出液中沒(méi)有出現重金屬，具有很好的安全性。
其中，甘蔗渣的浸出液含碳量和碳釋放速度比其他材料的浸出液高. 玉米芯、稻草和稻殼持續提供碳源的能力很強.以玉米芯、稻草和稻殼為碳源和載體處理含硝酸鹽的廢水去除率可達到80%以上，但是以木屑為碳源和載體硝酸鹽的去除率很低.。
因此玉米芯、稻草和稻殼可以作為反硝化碳源.考察了棉花、稻草、稻殼、玉米芯這4種農業(yè)廢棄物作為外加碳源的情況，通過(guò)對其碳的釋放數量和長(cháng)期脫氮的能力等進(jìn)行分析比較，選出最佳的反硝化碳源。
結果表明，玉米芯有較多的可溶性物質(zhì)，可以促進(jìn)微生物的快速生長(cháng)，與其它碳源相比能夠獲得更好的長(cháng)期脫氮效果，每克玉米芯在46d總共去除了113.82g的硝態(tài)氮; 相比之下，棉花、稻草不如玉米芯的長(cháng)期反硝化能力好，稻殼則不能被微生物有效利用，處理效果很差。
因此，玉米芯可以作為較好的外加碳源. 除了玉米芯、稻草和稻殼等農業(yè)廢棄物可作為有機碳源外，植物的落葉也具有很大的潛在經(jīng)濟價(jià)值. 我國城市每年落葉數量巨大，其中梧桐樹(shù)葉含有大量有機酸，將其作為反硝化外加碳源，不僅可以去除廢水中的氮，而且也實(shí)現了對廢棄物的綜合利用。
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考察了梧桐樹(shù)落葉的浸出液去除廢水中硝酸鹽的情況.梧桐樹(shù)葉中的有機酸在適當升高水溫的情況下，可以加快釋放速度，在最佳pH值條件下，梧桐樹(shù)葉在 12h內釋放出87%的有機酸.以梧桐樹(shù)葉浸出液作為外加碳源進(jìn)行反硝化時(shí)，廢水中的硝酸鹽去除率為2.19mg/h，該速率低于甲醇和乙酸作為外加碳源時(shí)的脫氮速率，但是比以葡萄糖作為外加碳源時(shí)要高。
在該過(guò)程中，7.5mgCOD當量梧桐樹(shù)葉浸出液可以去除1mg/L硝酸鹽，并且最終沒(méi)有亞硝酸鹽積累.考察了香蒲枯葉作為外加碳源對反硝化進(jìn)程的影響. 結果表明，香蒲枯葉層不僅為微生物的生長(cháng)提供生長(cháng)環(huán)境，而且還為進(jìn)行反硝化作用的微生物提供溶解性有機碳源，因此將枯葉和基質(zhì)分層填裝比混合填裝的反硝化速率要高.
(3) 污泥作為外加碳源.伴隨著(zhù)城市污水處理廠(chǎng)的大量興建，剩余污泥產(chǎn)量迅速增加，如何回收利用污泥中的有用物質(zhì)備受關(guān)注，其中剩余污泥破解液作為反硝化碳源研究比較普遍。
以剩余污泥堿解上清液作為反硝化外加碳源，確定了污泥堿解上清液的回用量.剩余污泥在堿解條件下發(fā)酵污泥9d，對其上清液中的揮發(fā)性有機酸( VFA) 和含氮化合物( N) 進(jìn)行測定后發(fā)現在該條件下能獲得較好的VFA/N，隨著(zhù) VFA/N 的增加，反硝化速率迅增加，pH值的變化也與其一致，VFA/N = 2.47為分界點(diǎn)，當VFA/N比值繼續增加時(shí)，反硝化速率緩慢增長(cháng);
將上清液按一定比例加入生活污水與單純生活污水相比，反應時(shí)間一定的情況下，減少硝酸鹽減少量超過(guò)1倍，出水中所含的硝酸鹽濃度不超過(guò)5mg/L，因此污泥堿解發(fā)酵上清液可以作為外加碳源.則對比了剩余污泥堿解發(fā)酵上清液、乙酸鈉和生活污水三種碳源對反硝化過(guò)程的影響.
結果表明，在相似的VFAs/N和MLVSS情況下，剩余污泥堿解發(fā)酵上清液與乙酸鈉的反硝化曲線(xiàn)變化趨勢很相似，但剩余污泥堿解發(fā)酵上清液的平均反硝化速率比乙酸鈉低，其硝酸鹽去除率和乙酸鈉幾乎相同，均比生活污水高。
以不同VFAs/N的上清液作為外加碳源進(jìn)行反硝化時(shí)，在反應的前6h內，均VFAs/N的增加，反硝化速率增加. 綜合考慮各種因素，VFAs/N在2～3之間反硝化效率高; 由于反硝化過(guò)程主要發(fā)生在前3h，后3h的反應效率很低，因此反硝化過(guò)程時(shí)間應控制在3h之內。
采用SBR反應器，對經(jīng)過(guò)超聲波處理的污泥上清液作為反硝化碳源的可行性進(jìn)行了研究，結果表明，當投加足量的經(jīng)過(guò)超聲波處理的污泥上清液時(shí)，脫氮效果良好，硝酸鹽氮的去除率可達96% ，亞硝酸鹽氮幾乎全部去除. 但是投加這種碳源會(huì )使整個(gè)系統增加額外的磷和氮，需要應用前置反硝化工藝和鳥(niǎo)糞石沉淀法對上清液進(jìn)行預處理。