[发明专利]一种低C/N比的污水生物脱氮复合碳源及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低C/N比的污水生物脱氮复合碳源，该复合碳源按质量比计包括：糖蜜：35‑45%，葡萄糖：10‑15%，丙三醇：10‑15%，乙酸钠：5‑10%，丙酸钠：5‑10%，聚乙烯醇：1‑5%，剩余为水，以上各组分之和为100%；本发明还涉及一种低C/N比的污水生物脱氮复合碳源的制备方法，该复合碳源可满足微生物群中处于不同生长阶段的微生物所需营养，避免了单一碳源对系统微生物菌落的影响，综合了丙三醇、糖蜜、葡萄糖和乙酸钠的优点，既解决了丙三醇作为碳源反硝化速率慢的问题，也提供了比糖蜜更高的COD含量，具有效果持久、高效、安全无毒、投加方便，便于储存、运输和使用等特点，特别适合污水处理厂生物反硝化外加碳源使用。

技术领域

本发明涉及一种低C/N比的污水生物脱氮复合碳源及其制备方法，该复合碳源主要用于低C/N比污水生物脱氮所需补充碳源，属于水处理技术领域。

背景技术

近年来，水体富营养化成为严重的环境问题，随着中国“水十条”的发布，对污水厂脱氮处理提出了更高的要求。在众多市政污水处理工艺中，生物法硝化反硝化工艺因其廉价高效的特点被广泛应用于污水脱氮处理。传统的生物脱氮工艺主要分为硝化过程和反硝化过程，其中反硝化过程指异养反硝化细菌以有机碳源为电子供体，在缺氧环境下将硝化过程中产生的亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮的过程。有机碳源是反硝化过程中的重要物质，其种类及C/N 比影响着反硝化的效果。只有保证水体中有充足的碳源才能让反硝化过程顺利进行，一般要求BOD/TKN4。在中国南方地区，碳源不足导致污水处理厂的出水水质很难达到城镇污水处理厂污染物排放“一级A”标准，现多采用向低碳氮比污水中投入外加碳源以保证反硝化脱氮，而不同碳源对反硝化的影响不同，寻求高效、廉价且环境友好型的外加碳源成为现在急需解决的问题。

现有的外加碳源可分为两大类：一是以低分子有机物和糖类等可溶性液体碳源为主的传统碳源以及以其为原料的复合碳源；二是以天然纤维素植物及人工合成高聚物为主的固体新型碳源和以工业废水、污泥水解液及垃圾渗滤液等为主的液体新型碳源。目前被广泛实际应用于污水厂反硝化脱氮的传统外加碳源多采用可溶性的低分子有机物（如甲醇、乙酸、乙酸钠）和糖类物质（葡萄糖、乳糖），具有易生物降解、释碳速率快且易被反硝化细菌利用等特点，成为污水反硝化脱氮工艺中外加碳源的首选。甲醇是最早被研究且被广泛实际应用于反硝化脱氮的外加碳源，但因其毒性、运输成本高、安全性能差以及投加量难以掌控等因素，在越来越重视水环境安全性的当下，显然不再适用。且有研究表明甲醇作为外加碳源时，系统启动时间，污泥驯化期长，不能迅速地响应进水水质的变化，不适合作为应急外加碳源。因此，现在污水脱氮中往往选择低分子醇、酸作为其替代品。张仲玲. 反硝化脱氮外加碳源的选择[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.文献中考察了甲醇、乙酸、丙酸、丁酸和葡萄糖作为间歇式反硝化实验外加碳源时的适宜碳氮比及反硝化速率，结果表明在适宜碳氮比条件下，反硝化速率为甲醇、乙酸丙酸、丁酸葡萄糖。近年来，乙酸钠作为反硝化外加碳源的应用越来越多，相比醇类和酸类，其具有运输成本低、环境安全性高、适应能力强及反硝化速率高等优势。吴代顺, 桂丽娟, 陈晓志, 等. 不同类型碳源及其投加量对污泥反硝化的影响研究[J]. 兰州交通大学学报,2012, 31(3): 99-103.文献中研究了甲醇、乙醇、乙酸钠和葡萄糖对SBR 工艺反硝化的影响，发现在污泥未经长期驯化的条件下，乙酸钠的反硝化速率最快，为13.27mg/(L·h)，且自适应能力最强，而甲醇和葡萄糖在一次性投加时几乎对NO3--N 无去除作用。李文龙, 杨碧印, 陈益清, 等. 不同外加碳源反硝化滤池的深度脱氮特性研究[J]. 水处理术,2015,41(11):82-85.文献中以乙醇、乙酸钠和葡萄糖作为外加碳源研究反硝化生物滤池的效能，结果表明当HRT≥10 min 时，乙酸钠、乙醇滤池对NO₃--N 和TN 的去除率能达到90%以上，葡萄糖滤池能达到80%以上，且均有较强的耐水力符合冲击能力。安丽娜, 薛军, 司徒淑娉. 乙酸钠外加碳源SBBR 工艺脱氮效果的实验研究[J]. 当代化工, 2016, 45(1):22-24.文献中以乙酸钠为外加碳源，采用SBR 工艺处理低碳氮比生活污水，当C/N 比为7.0 时，对NH₄⁺-N 的去除率最高为89.31%；当C/N 比为7.12 时，对TN 的去除率，最高为71.27%，均达到国家“一级A”标准。但乙酸钠相对于其他低分子有机物，其成本高、投加量大，且易产生亚硝酸氮积累，为污水厂带来了一定的经济负担。杨敏, 孙永利, 郑兴灿, 等. 不同外加碳源的反硝化效能与技术经济性分析[J]. 给水排水, 2010, 36(11): 125-128.文献中分析了乙醇、乙酸和乙酸钠作为A/O工艺处理低碳氮比污水的经济成本，其单位NO3--N 去除量的投加成本分别为15.08、15.20和28.98 元。作为外加碳源，低分子有机物具有众多优点而被广泛应用于污水厂脱氮，但部分物质安全性差，且液体运输成本高，投加量不能精准控制等因素限制了其进一步开发。