¿Cómo elegir la fuente de carbono de desnitrificación en la tecnología de tratamiento de aguas residuales?
1. Introducción a las fuentes de carbono Fuentes de carbono de uso común en el mercado actualmente: metanol, ácido acético, acetato de sodio, harina, glucosa, fuente de carbono de biomasa, sobrenadante de hidrólisis de lodos. Durante el uso, es necesario seleccionar una fuente de carbono adecuada según las condiciones de ingeniería reales. Se analizaron comparativamente las ventajas y desventajas de varias fuentes de carbono comunes: 1. Como fuente de carbono externa, el metanol tiene las ventajas de bajos costos operativos y pequeña producción de lodos. Cuando la fuente de carbono del metanol es insuficiente, se producirá acumulación de nitrito. Cuando se utiliza metanol como fuente de carbono, la tasa de desnitrificación es 3 veces más rápida que cuando se utiliza glucosa como fuente de carbono, y la relación óptima de carbono a nitrógeno (DQO: nitrógeno amoniacal) es de 2,8 ~ 3,2. Sin embargo, cuando se utiliza metanol como fuente externa de carbono, se debe prestar atención a tres cuestiones: ① El metanol es inflamable y pertenece a las sustancias químicas peligrosas de Clase A, que tiene requisitos estrictos de almacenamiento y uso. En particular, su almacenamiento debe informarse al departamento de seguridad pública local para su archivo y aprobación, lo cual es un procedimiento engorroso. ② El tiempo de reacción de los microorganismos al metanol es lento y no todos los microorganismos pueden utilizar el metanol, por lo que el efecto del uso de metanol cuando se agregan fuentes de carbono de emergencia a las plantas de tratamiento de aguas residuales no es bueno (3) el metanol tiene un cierto efecto tóxico; y el metanol se utiliza como fuente de carbono a largo plazo. También tendrá un cierto impacto en la descarga de agua de cola. 2. Acetato de sodio La ventaja del acetato de sodio es que puede responder inmediatamente al proceso de desnitrificación y puede usarse como tratamiento de emergencia para plantas acuáticas. Debido a que el acetato de sodio es una sal de ácido orgánico de molécula pequeña, las bacterias desnitrificantes son fáciles de usar y tienen el mejor efecto de desnitrificación. Las investigaciones han descubierto que cuando la proporción de carbono a nitrógeno es de 4,6, se puede lograr un efecto de desnitrificación estable. Los productos de la hidrólisis son materia orgánica de moléculas pequeñas, que los microorganismos degradan fácilmente. El tiempo de respuesta de la desnitrificación es rápido y no tóxico. y puede utilizarse como fuente de carbono de emergencia. Sin embargo, es caro y tiene una alta tasa de producción de lodos, lo que ejercerá cierta presión sobre la eliminación de lodos en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Se deben considerar los siguientes tres puntos al usar acetato de sodio: ① El acetato de sodio es principalmente líquido en un 20%, 25% o 30%, con una DQO equivalente baja, un alto costo de transporte y no puede transportarse a largas distancias. ② La producción de lodos es grande y el costo del tratamiento de lodos aumenta; (3) El precio es relativamente caro y es casi imposible agregar acetato de sodio a gran escala en las plantas de tratamiento de aguas residuales. 3. Ácido acético como fuente de carbono, el ácido acético es similar al acetato de sodio. Pero como producto industrializado, utilizarlo como fuente de carbono es realmente un desperdicio. Sin embargo, existen cuatro desventajas: ① El ácido acético es una sustancia química peligrosa de Clase B y un ácido volátil. Es un componente importante de los COV de la contaminación del aire. El departamento de protección ambiental tiene más supervisión y requisitos más altos para las condiciones de almacenamiento. ②La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales están lejos de las plantas de ácido acético y los costos de transporte son altos, lo que hace imposible transportarlas a largas distancias. ③Los iones de hidrógeno después del metabolismo del ácido acético pueden reducir el valor del pH del efluente. 4. Entre las fuentes de azúcar y carbono, la harina, la sacarosa y la glucosa son las principales. Debido a que la glucosa es el azúcar más simple, actualmente se están realizando muchas investigaciones al respecto. Cuando la fuente de carbono es suficiente, la relación óptima de carbono-nitrógeno utilizando glucosa como fuente de carbono es mucho mayor que la que utiliza metanol como fuente de carbono, oscilando entre 6:1 y 7:1. La fuente de carbono tiene poco efecto sobre la tasa de reducción específica del nitrógeno nitrato, pero tiene un impacto mayor sobre la tasa de acumulación específica del nitrógeno nitrito. Sólo la glucosa como fuente adicional de carbono no tuvo ningún efecto sobre la tasa de acumulación específica de nitrógeno nitrito. Los azúcares, como la glucosa, sirven como fuentes de carbono exógeno y tienen buenos efectos de desnitrificación. Sin embargo, el azúcar, como compuesto macromolecular, puede hacer que las bacterias se multipliquen fácilmente, provocando que el lodo se expanda, aumentando el valor de DQO del efluente y afectando la calidad del efluente. Al mismo tiempo, en comparación con las fuentes de carbono del alcohol, es más probable que los azúcares acumulen nitrógeno nitrito. Pero tiene dos inconvenientes: ① Debe prepararse en una solución in situ, lo que requiere mucha mano de obra y tiene una precisión de dosificación deficiente. No se puede utilizar en grandes plantas de tratamiento de aguas residuales. ② La glucosa industrial tiene muchas impurezas y la glucosa comestible es cara. 5. Fuente de carbono de biomasa A medida que aumentan los requisitos para la desnitrificación de aguas residuales, siguen surgiendo nuevas empresas especializadas en la producción de fuentes de carbono. Fermentan algunos azúcares y desechos agrícolas mediante principios de bioingeniería para producir productos biológicos no tóxicos e inofensivos, cuyos ingredientes principales son ácidos orgánicos, alcoholes y azúcares de molécula pequeña. En comparación con un solo agente químico, es más fácil de utilizar por los microorganismos y el costo de uso también es más económico que el de un solo agente químico, lo que lo hace extremadamente rentable. Pero sus desventajas son: ① Es necesario mejorar la estabilidad del producto y es necesario probar la DQO equivalente de cada lote de productos antes de su uso. 6. Los AGV ácidos volátiles en el sobrenadante de hidrólisis de lodos provienen del sobrenadante de hidrólisis de lodos.
Dado que los AGV producidos por hidrólisis tienen una alta tasa de desnitrificación, la fuente de carbono puede ser proporcionada directamente por la planta de tratamiento de aguas residuales, lo que reduce el volumen de lodos y reduce el problema del transporte de la fuente de carbono, por lo que actualmente es una fuente de carbono ventajosa. En la actualidad, existen muchas conclusiones diferentes sobre la investigación sobre la hidrólisis de lodos como fuente externa de carbono, pero en general se cree que la hidrólisis de lodos como fuente de carbono para el sistema de desnitrificación es un método valioso. Sin embargo, para diferentes lodos y diferentes condiciones de hidrólisis, la composición de los AGV varía mucho y, debido a las diferentes composiciones, la tasa de desnitrificación también puede ser diferente (esta es también la razón por la que muchos estudios son inconsistentes). Por lo tanto, sigue siendo un gran problema cómo unificar la investigación y la aplicación de los AGV, el producto hidrolizado de lodos. Además, si el lodo hidrolizado se utiliza directamente como fuente externa de carbono, también se debe considerar la liberación de nitrógeno y fósforo durante el proceso de hidrólisis del lodo. Si esta parte de nitrógeno y fósforo se agrega a las aguas residuales en forma de fuente de carbono, inevitablemente aumentará la carga de nitrógeno y fósforo de la planta de tratamiento de aguas residuales. Cómo resolver este problema es otro problema importante en la utilización del hidrolizado de lodos. En segundo lugar, la elección de la fuente de carbono. En la actualidad, el costo de agregar fuentes de carbono a algunas plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas es relativamente alto, algunas de entre 0,2 y 1,0 yuanes. 1. El precio de las fuentes de carbono se mide por el precio unitario de la DQO equivalente. Dado que varias fuentes de carbono tienen diferentes composiciones, generalmente se calculan en términos de equivalentes de DQO en protección ambiental, y generalmente se utiliza el método de cálculo de 10,000 equivalentes de DQO. Por ejemplo, la DQO equivalente de metanol es 15.000, es decir, 1 tonelada de metanol equivale a 15.000 kilogramos de DQO equivalente, y luego se convierte a un precio unitario de 10.000 DQO equivalente: Nota: (2) Debido a que el metanol es una sustancia química peligrosa , el departamento de seguridad pública prohíbe su uso en plantas de tratamiento de aguas residuales Almacenamiento; (3) La glucosa rara vez se usa porque fácilmente causa expansión de lodos y aumenta la DQO del efluente, se encuentra que el precio unitario de DQO equivalente del sodio. el acetato es realmente caro, razón por la cual el costo de agregar fuentes de carbono a las plantas de tratamiento de aguas residuales es alto en la actualidad. El metanol es la fuente de carbono más rentable, pero cuando se usa metanol para calefacción en invierno, el precio unitario; del metanol también puede aumentar a 4.500 yuanes/tonelada. Por ejemplo, el precio en fábrica del ácido acético llega a veces a 4.500 yuanes/tonelada. 2. Determinación de la dosis de la fuente de carbono La dosis de varias fuentes de carbono tiene rangos correspondientes. Los siguientes son datos empíricos. La dosis de la fuente de carbono se puede determinar de acuerdo con la situación real, pero la acumulación de nitrógeno nitrito y el rendimiento de lodo deben considerarse en la operación real: (1) Metanol: cuando la dosis de metanol es insuficiente, el nitrógeno nitrito se acumulará, lo ideal DQO/N es 4,3 ~ 4. En la literatura se menciona que cuando se utiliza metanol como fuente de carbono, la DQO/N ideal es 4,3 ~ 10,6. Los resultados experimentales muestran que cuando se utiliza metanol como fuente de carbono, la desnitrificación se puede completar sólo cuando la relación ideal de carbono a nitrógeno es superior a 5, la tasa de eliminación de nitrógeno nitrato puede alcanzar el 95% y el rendimiento de lodo es de aproximadamente 0,35. (2) Acetato de sodio: según informes de la literatura, agregar acetato de sodio como fuente de carbono en las aguas residuales puede lograr un efecto de desnitrificación estable cuando la relación carbono-nitrógeno es 4,6. Su hidrolizado es materia orgánica de molécula pequeña, que los microorganismos degradan fácilmente. El tiempo de respuesta de la nitrificación es rápido, no tóxico y puede utilizarse como fuente de carbono de emergencia. Sin embargo, es caro y tiene una alta tasa de producción de lodos, lo que ejercerá cierta presión sobre la eliminación de lodos en las plantas de tratamiento de aguas residuales. (3) Glucosa industrial: Yan Ning descubrió a través de experimentos que la proporción ideal de carbono y nitrógeno de la glucosa industrial es de 6,4 a 7,5, que es mucho mayor que la del metanol. Es una materia orgánica de múltiples moléculas que los microorganismos no utilizan fácilmente. y puede conducir fácilmente a un aumento de la DQO efluente. Al mismo tiempo, en comparación con el metanol y el alcohol, la glucosa acumula nitrógeno nitrito más fácilmente. Por tanto, no se recomienda utilizar glucosa como fuente de carbono en grandes cantidades. 3. Selección de fuentes de carbono En teoría, varias fuentes de carbono pueden garantizar que el nitrógeno total en el efluente cumpla con los estándares de emisión, pero se deben considerar muchos factores: (1) El costo de agregar fuentes de carbono es un algoritmo integral de la fuente de carbono precio equivalente de DQO + dosis debe determinarse mediante cálculos teóricos y operación real; (2) La adición de una fuente de carbono definitivamente aumentará el costo del tratamiento de lodos, lo cual es un elemento importante. que se debe considerar al seleccionar fuentes de carbono. (3) Garantizar la estabilidad de la operación de aguas residuales. El propósito de agregar una fuente de carbono es eliminar el nitrógeno. Por lo tanto, al seleccionar fuentes de carbono, se debe considerar la estabilidad operativa de la planta de tratamiento de aguas residuales, como evitar en la medida de lo posible la expansión de los lodos, el aumento de la DQO del efluente y la acumulación de nitrógeno nitrito. En resumen, la selección de fuentes de carbono no es una simple cuenta económica, sino que está estrechamente integrada con prácticas operativas estables. La selección científica de fuentes de carbono puede reducir eficazmente los costos operativos y estabilizar el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales. tres. Conclusión En la actualidad, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas de mi país se enfrentan a la realidad de que se deben agregar fuentes de carbono y el costo de las fuentes de carbono es alto. Cómo reducir la cantidad y el costo de las fuentes de carbono es un problema común al que se enfrenta la industria del tratamiento de aguas residuales. Con base en el uso real de fuentes de carbono en los últimos años, se presentan las siguientes sugerencias: (1) Modificar el patrón de flujo de las piscinas anaeróbicas y anóxicas para promover que la capacidad de la piscina se acerque a 65438+.
(2) La planta de tratamiento de aguas residuales de nuevo diseño puede elegir un proceso de AO de múltiples etapas, considerando plenamente el importante papel de la alcalinidad en el tratamiento de aguas residuales, reduciendo el reflujo en el lodo y logrando mejores efectos de desnitrificación. (3) Es necesario considerar varios factores en la selección y adición de fuentes de carbono. Además de los parámetros de la relación carbono-nitrógeno, también se debe considerar la influencia del patrón de flujo de agua, la alcalinidad y la temperatura del agua. (4) Según la tendencia de desarrollo actual, el costo integral de las fuentes de carbono se convertirá en la primera opción para las plantas de tratamiento de aguas residuales. La fuente de carbono de biomasa emergente es una fuente de carbono integral que favorece la biodegradación y gradualmente ocupará una posición dominante. Los experimentos a pequeña escala pueden evitar desvíos. (5) Actualmente existe una amplia variedad de fuentes de carbono para elegir y algunas marcas extranjeras se están apoderando del mercado de fuentes de carbono. Con la condición de garantizar que no se produzca contaminación secundaria, se puede utilizar la fuente de carbono más rentable como reserva de fuente de carbono de emergencia en caso de emergencia.
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