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缓释碳源材料及其在低碳氮比废水处理中的应用

2021-04-09张旭刘佳许兵

工业用水与废水 2021年2期

张旭, 刘佳, 许兵

(1.山东建筑大学 市政与环境工程学院, 济南 250101; 2.济南水务集团有限公司, 济南 250118)

传统的生物脱氮处理工艺主要是利用微生物在缺氧条件下进行反硝化脱氮, 反硝化细菌利用碳源作为电子供体, 将水中的硝态氮和亚硝态氮还原成氮气, 达到脱氮的效果[1]。 水中的碳氮比(以下称C/N)应该保持在5 以上, 方可达到显著的脱氮效率[2-3]。 Torrijos 等[4]观察 到, 将C/N 从0.3 增加到3.5 时, TN 的去除率从31%提升到50%。 在废水处理工程实际运行中, 传统生物脱氮工艺存在诸多不足, 如废水在C/N 较低时, 微生物因碳源不足而无法进行反硝化作用, 为提高脱氮效果需要外加碳源等。 诸多学者开展添加甲醇、 葡萄糖、 乙酸等液态碳源进行反硝化的研究探索, 发现水溶性碳源因具有易溶解、 反应速度快等特点而得到广泛应用。 投加溶解性碳源容易造成投加不足或者过量的问题,不仅增加了反硝化的成本, 而且导致系统运行复杂及二次污染等比较突出的问题[5]。 近几年来, 研究者一直在积极寻找无毒、 廉价的固态碳源来代替传统碳源[6-10]。 玉米芯[11]、 稻壳[12]、 枯叶[13]、 芦苇[14]及秸秆提取液[15]等物质作为反硝化碳源的相关研究逐渐成为学者关注的重点。 采用新型材料作为外加碳源成为当前提高脱氮效果的一个重要解决方案[16-18]。 将廉价并可持续释放碳源的固体有机碳源来代替传统碳源的研究已成为新近热点[19-22]。 固体有机碳源大致可以分为3 类: ①由人工合成的可生物降解的高分子聚合物, 如人工合成的聚羟基脂肪酸酯(PHA)、 聚乳酸(PLA)、 聚己内酯(PCL)等材料, 该材料的主要特点是价格相对较高、 营养过于单一, 应用受到限制[23-25];……

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