隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口的增加以及企業(yè)規(guī)模的增大,污水排水量日益增多,因此開(kāi)發(fā)針對(duì)污水高效處理的技術(shù)和藥劑是非常必要的。采用以活性污泥法為基礎(chǔ)的生化除氮工藝是目前國(guó)內(nèi)乃至世界污水處理廠的主流技術(shù),其原理是利用污水中反硝化細(xì)菌在缺氧條件下還原硝酸鹽,釋放出分子態(tài)氮(n2)或一氧化二氮(n2o)的方法去除總氮。大部分反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)菌,在反硝化過(guò)程中需要碳源作為細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量,進(jìn)行無(wú)氧呼吸,從而去除污水中的總氮。
國(guó)內(nèi)污水廠進(jìn)水cod值、bod值普遍偏低,反硝化過(guò)程中常需要添加碳源,外加碳源是c/n較低(cod/總氮)的污水生化處理中必不可少的過(guò)程,碳源含量會(huì)制約著異養(yǎng)反硝化去除總氮的效率和作用。
污水處理廠常用的外加碳源有甲醇、乙酸鈉和葡萄糖等。甲醇由于其分子小易被微生物代謝,反硝化速率高是非常理想的碳源,但是因其高毒性、易燃易爆、運(yùn)輸安全及成本等問(wèn)題限制了其廣泛應(yīng)用。醋酸鈉作為碳源,反硝化速率較快,目前市場(chǎng)使用最為廣泛,但成本高仍是其限制條件。葡萄糖作為碳源,反硝化速率相對(duì)乙酸鈉和甲醇較慢,但其cod有效值高,仍作為重要的碳源在普遍使用,其處理成本比乙酸鈉略低。
目前污水處理廠使用的碳源不僅僅存在投加量大、運(yùn)行成本高的問(wèn)題。由于反硝化菌群多樣性的特點(diǎn),例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等復(fù)合菌群條件,單一碳源環(huán)境下菌群多樣性被弱化,人為的弱化、馴化干擾菌群的生長(zhǎng)與活動(dòng),脫氮過(guò)程并沒(méi)有充分發(fā)揮反硝化菌群的總氮去除效率。
反硝化菌作為微生物在污水處理廠除氮過(guò)程中起著決定性的作用,其生長(zhǎng)、繁殖和各種生理代謝決定著反硝化脫氮的活性和效率。微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是滿(mǎn)足微生物的生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理代謝動(dòng)所必須的要素,微生物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可分為六大類(lèi),即水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和能源。大部分反硝化菌屬于異氧菌,除了碳源外不需要其他能源;同時(shí)污水中含有一定的磷、鈉、鈣等無(wú)機(jī)鹽,微生物需求的其他微量元素含量較少,且極少含有或沒(méi)有微生物益生因子。