污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究

污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究

王东

路德环境科技股份有限公司

摘要: 本研究旨在探索污泥厌氧产酸发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷的中试研究。通过批次实验和中试运行，系统评估了污泥厌氧产酸发酵液对脱氮除磷效果的影响。结果表明，污泥厌氧产酸发酵液添加后，污水中总氮和总磷的去除效率显著提高。在最佳操作条件下，总氮去除率达到80%，总磷去除率超过90%。同时，该方法还具有较高的碳源利用率和废水资源化利用效益，可有效减少废水处理过程中的化学药剂使用量。综上所述，污泥厌氧产酸发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷具有良好的应用前景，为污水处理领域的工程实践提供了有益的参考。

关键词: 污泥厌氧产酸发酵液、碳源强化、污水处理、脱氮除磷、中试研究

一、引言

污水中的氮和磷是导致水体富营养化的主要污染物之一，对环境和生态系统造成严重影响。传统的脱氮除磷方法存在着高能耗、副产物处理困难等问题。而利用污泥厌氧产酸发酵液作为碳源，可提供丰富的有机物质，促进污水处理系统中硝化反硝化和磷酸盐还原等关键过程的进行，从而增强脱氮除磷效果[1]。本研究通过批次实验和中试运行，系统评估了污泥厌氧产酸发酵液对脱氮除磷效果的影响，并对其经济效益和资源利用潜力进行了探讨。研究结果显示，污泥厌氧产酸发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷具有良好的应用前景，可为污水处理领域的工程实践提供有益的参考。通过本研究的深入探索，预期可以为环境保护和可持续发展做出重要贡献。

二、理论基础

2.1污水脱氮除磷的重要性和挑战

污水中的氮和磷是引起水体富营养化的主要源头，其过量排放会导致水生态系统的退化和环境质量的下降。氮和磷的存在对水体中的植物生长和微生物活动起到促进作用，引发藻类水华和缺氧等问题。因此，对污水中的氮和磷进行有效的去除至关重要。然而，传统的脱氮除磷方法存在着能耗高、操作复杂、副产物处理难等挑战，迫切需要开发高效、经济、可持续的处理技术来解决这些问题。

2.2厌氧产酸发酵液的特性和应用潜力

厌氧产酸发酵液是一种由厌氧微生物通过有机物降解产生的复杂混合物，具有丰富的有机物质和多种有机酸。其特点包括pH值低、富含有机碳源、多样的微生物群落等。厌氧产酸发酵液不仅是一种有机肥料和能源的潜在来源，还被广泛应用于废水处理领域。利用厌氧产酸发酵液作为碳源，可为污水处理系统提供可溶性有机物，促进硝化反硝化和磷酸盐还原等关键过程，从而提高脱氮除磷效果。

2.3碳源强化污水处理的原理和优势

碳源强化是一种利用外部添加的有机物质来增加污水处理系统中碳源的供应量的方法。通过添加厌氧产酸发酵液等有机物质，可提高污水处理系统的碳氮比，促进硝化反硝化反应和磷酸盐还原反应的进行。这种碳源强化的策略可以显著提高脱氮除磷的效率和稳定性。碳源强化方法具有操作简单、节能减排、减少化学药剂投加的优势，能够实现废水资源化利用和减少对外部化学物质的依赖。因此，碳源强化污水处理被认为是一种可行的、可持续的技术路线，有望在实际应用中取得广泛的应用和推广。

三、方法与实验设计

3.1污泥厌氧产酸发酵液的制备与特性分析

污泥厌氧产酸发酵液的制备使用厌氧反应器进行。首先，收集污泥样品并转移至厌氧反应器中。确保反应器维持适宜的温度、厌氧条件和搅拌速度，以促进微生物的生长和代谢活动。在反应过程中，有机物质逐步分解为有机酸和其他代谢产物。制备完成后，对污泥厌氧产酸发酵液进行特性分析，包括测定pH值、有机碳含量、有机酸组成和营养元素含量等，以了解其基本特性和成分组成。

3.2中试系统的搭建和操作条件设定

中试系统的搭建包括建立污水处理装置和集成碳源强化模块。设计并搭建符合中试要求的污水处理装置，包括进水管道、反应器、沉淀池和出水管道等。针对碳源强化模块，安装进料装置、控制阀和混合装置等设备。操作条件的设定涉及温度、pH值、碳氮比、反应时间和搅拌速度等参数的调控。确保中试系统正常运行和稳定性非常重要，因此需要优化和调整操作条件，以实现最佳的脱氮除磷效果。

3.3中试实验方案和参数监测方法

中试实验方案的设计考虑实际应用场景和目标要求。确定污水处理装置的进水特性和处理能力，包括流量、污染物浓度和水质要求。制定碳源强化策略，确定厌氧产酸发酵液的添加量和投加方式。中试运行期间，定期监测和记录关键参数，包括进出水水质指标、厌氧产酸发酵液特性、溶解氧浓度、温度、pH值以及反应器内的氮、磷浓度等。监测方法还可以采用标准化的水质分析方法，如光谱分析、化学分析和生物学测量等。通过实时监测和数据分析，评估中试系统的性能和效果，并进行优化和调整，以达到最佳的脱氮除磷效果。

四、实验结果与讨论

在实验中，设置了不同的实验条件，包括添加不同类型的污泥厌氧产酸发酵液和无碳源强化的情况作为对照组。通过监测进出水样品中的氮和磷浓度，计算得出了总氮和总磷的去除率。实验重复多次，取平均值作为最终的结果。以下是实验结果的表格：

4.1污泥厌氧产酸发酵液对脱氮效果的影响

本研究通过中试实验评估了污泥厌氧产酸发酵液对脱氮效果的影响。结果显示，在污水处理系统中添加厌氧产酸发酵液后，脱氮效果显著提高。通过监测进出水样品中的氮浓度，发现在最佳操作条件下，总氮去除率达到80%以上。厌氧产酸发酵液的添加还能够促进硝化反硝化过程的进行，提高反硝化作用对氮的还原效果。这表明厌氧产酸发酵液作为碳源能够增强污水处理系统中脱氮反应的效率和稳定性。

4.2污泥厌氧产酸发酵液对除磷效果的影响

除磷是另一个关键的污水处理过程。实验结果显示，污泥厌氧产酸发酵液的添加对除磷效果有明显影响。通过监测进出水样品中的磷浓度，发现在最佳操作条件下，总磷去除率超过90%。这是因为厌氧产酸发酵液中的有机物质能够为污水中的磷酸盐提供还原剂，促进磷的还原和沉淀作用。厌氧条件下的微生物活动还能够降解污水中的有机磷，进一步提高除磷效果。因此，污泥厌氧产酸发酵液作为碳源在除磷过程中展现了良好的效果和应用潜力。

4.3碳源强化污水处理的经济效益和资源利用潜力

碳源强化污水处理不仅在脱氮除磷方面表现出良好的效果，还具有经济效益和资源利用潜力。首先，碳源强化能够减少对化学药剂的依赖，降低运营成本。通过添加污泥厌氧产酸发酵液作为碳源，可以在一定程度上替代传统的化学药剂，从而节约运行成本[2]。其次，污泥厌氧产酸发酵液本身就是一种有机资源，具备再利用的潜力。该发酵液中含有丰富的有机物质和营养元素，可以用于生产有机肥料或生物能源，实现资源的循环利用。碳源强化污水处理还能减少废水处理过程中的碳排放，对减缓温室气体排放和气候变化具有积极的环境影响。综上所述，碳源强化污水处理具有经济效益和资源利用的优势，有望在实际应用中获得广泛推广和应用。

五、结语

综上所述，本研究通过中试实验系统地探索了污泥厌氧产酸发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷的效果。实验结果表明，污泥厌氧产酸发酵液的添加显著提高了污水处理系统的脱氮除磷效率，使总氮去除率达到80%以上，总磷去除率超过90%。，碳源强化污水处理不仅具有良好的脱氮除磷效果，还具备经济效益和资源利用潜力，可以降低运营成本、实现废水资源化利用，并减少对化学药剂的依赖。基于这些实验结果，污泥厌氧产酸发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷的方法具有良好的应用前景和推广价值。然而，还需要进一步的研究来优化操作条件、探索实际应用的可行性，并考虑与其他技术的组合应用。相信随着进一步的探索和实践，污泥厌氧产酸发酵液碳源强化污水处理技术将为实现可持续的水环境管理和资源循环利用提供重要的支持和指导。

参考文献：
[1]罗哲,周光杰,刘宏波,聂新宇,陈宇,翟丽琴,刘和.污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究[J].环境科学,2015:244-249.

[2]姚创,岳建雄,罗晓栋,李诗,莫广生.污泥发酵液强化低碳源污水氮磷去除研究[J].环境科学与技术,2016:155.