目前污水處理廠中90%以上的廠家都會(huì)采用活性污泥法來(lái)處理污水,總氮的去除主要依靠硝化反硝化工藝。
現(xiàn)在常用的、應(yīng)用較廣、成分明確的碳源為乙酸鈉、葡萄糖、淀粉、甲醇等。其中甲醇作為碳源時(shí),cod當(dāng)量高,價(jià)格便宜,脫氮效率高,為性?xún)r(jià)比最高的碳源,但由于其屬于易燃易爆危險(xiǎn)品,且具有生物毒性,在應(yīng)用上有很大的局限性;葡萄糖等糖類(lèi)產(chǎn)品,容易引起細(xì)菌的大量繁殖,導(dǎo)致污泥膨脹,處理系統(tǒng)產(chǎn)泥量大,污泥處置成本相應(yīng)增加;淀粉作為大分子有機(jī)物,微生物在利用之前先要通過(guò)水解酸化過(guò)程,導(dǎo)致反硝化脫氮速率慢,極大地限制了其應(yīng)用;乙酸鈉作為小分子有機(jī)酸生成的鹽,反硝化菌易于利用,脫氮效果是最好的,能立即響應(yīng)反硝化過(guò)程,30min就能反應(yīng)完全,低溫下反硝化細(xì)菌仍然活躍,能用于水廠運(yùn)行時(shí)的應(yīng)急處理。但是由于價(jià)格昂貴,部分污水處理廠的乙酸鈉成本已經(jīng)占到污水處理總成本的40%以上。
活性污泥中的反硝化菌群具有生物多樣性,能利用不同成分的碳源通過(guò)不同的代謝途徑為反硝化過(guò)程提供電子,完成生物脫氮。而現(xiàn)行污水廠運(yùn)營(yíng)條件下,長(zhǎng)期投加單一成分的碳源,會(huì)逐漸破壞反硝化甚至整個(gè)生化系統(tǒng)的生物多樣性,影響總氮及其它污染物的去除效率,大大降低了生化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗沖擊能力。
在活性污泥中承擔(dān)脫氮任務(wù)的反硝化菌屬于異養(yǎng)微生物,除碳源之外,關(guān)鍵生長(zhǎng)因子和微量元素對(duì)其生長(zhǎng)繁殖和生理代謝至關(guān)重要。污水中關(guān)鍵生長(zhǎng)因子和微量元素的缺失或不足,不僅會(huì)影響反硝化菌在活性污泥中的豐度,而且限制了其反硝化活性,極大地降低了生化系統(tǒng)的脫氮負(fù)荷。
污水處理過(guò)程中一方面降解去除其中的有機(jī)污染物,而另一方面還需要外加碳源輔助完成脫氮過(guò)程。而生化系統(tǒng)出水中仍有部分由于分子量大,生化降解速率慢,未完全降解但可為脫氮提供碳源的污染物被排出系統(tǒng),這即影響了出水水質(zhì),又極大地造成了碳源的浪費(fèi)。
因此,需要發(fā)明一種用于污水脫氮的高效生物活性碳源,以提高污水中原有碳源的利用率,降低外加碳源的投加量