Ø 研发背景

随着城市化进程不断加快、生活污水排放量和富营养化物质增多,湖泊、水库富营养化日益严重。目前各相关部门已要求污水处理厂首先利用生物脱氮除磷,然后才能将污水排入受纳水体,以防污染环境。生物反硝化脱氮是高效的脱氮技术,目前在污水处理领域有着广泛的应用。反硝化脱氮是指在缺氧条件下,以有机碳源作为电子供体、硝态氮作为电子受体,将亚硝氮或硝氮还原为气态氮,实现氮去除的过程,即NO3- NO2- N2

然而,不同外加碳源的反硝化效果亦存在差异,主要体现在反硝化速率上。有学者考察了乙酸、甲醇和葡萄糖等碳源的反硝化效果,但结论不尽一致。由于反硝化菌针对不同碳源的代谢途径不同,产生的能量和细胞产率也不同。如果代谢途径复杂,则反硝化速率将会受到影响;如果细胞产率高,即碳源转化为微生物细胞的比例高,则达到相同反硝化效果时消耗的碳源量相应也多。另外,针对作为碳源的不同基质,微生物对基质的适应情况可能不同,有的基质投加后很快即能被微生物利用,表现出明显的脱氮效果,而其它基质,微生物可能需要较长的适应时间。因此,碳源的成分、品质对优化反硝化过程具有重要意义。下表1 汇总了目前市场上常用的反硝化碳源,其优缺点如下表所示:

 

 

1  市场上常用的反硝化碳源汇总表

 三水乙酸钠(工业级)液体乙酸钠甲醇乙酸葡萄糖
价格(元/吨)34002300400038003200
含量(%45%~65%10%~25%99%80~95%99%
理化性质透明晶体,有弱酸味无色液体,无味无色液体,有异味,易燃,有毒液体,刺激性气味,强腐蚀性白色粉末,无味
CODmg/L30w~40w10w~20w100w90w80w~90w
存储要求防潮无特殊要求防火防爆措施、泄漏应急措施防火防爆措施、耐腐蚀槽罐防潮
运输要求无特殊要求无特殊要求要求较高、防暴晒、高温、雨淋需要耐腐蚀槽罐无特殊要求
优点起效快起效快起效快起效快运输方便
缺点成本略高,增加污水盐度,易结晶成本高、易析出晶体,提供的 COD 成本高、属危险管制品成本高、属危险管制品成本高、可能导致污泥膨胀

在此背景下,普罗生物研发团队创新性的研制了反硝化脱氮复合碳源产品——高效碳源Pro-C。该产品主要是由多糖物质水解发酵后的糖类物质为基础原料,可以完全取代市场上现有的传统外加碳源药剂,确保活性污泥适应性的同时,避免了高成本、低脱氮效率、不达标等风险,大幅度提高了反硝化脱氮效率,降低了污水厂的运营成本。

Ø 产品介绍

高效碳源Pro-C是针对污水处理研发的高效液体碳源,是一种安全性高、非危险性、无毒、绿色、无腐蚀、无挥发、经济型的产品,是市场上具有极高性价比的无害碳源。环境适应力强,活性污泥适应快,启动迅速。

Pro-C以糖类物质为基础原料,并采用普罗促生技术和微碳技术而成,具有稳定COD当量,可广泛应用于污水处理系统中,以解决碳源不足而导致的出水NOx-N偏高问题,提高污水处理系统的反硝化能力,同时对强化生物除磷也有很好的效果。

该产品通常用于缺氧池,反硝化滤池等缺氧区域,也可用于为厌氧反应器或者好氧反应器提供碳源。

Ø Pro-C产品机理

Pro-C之所以能够替代传统的碳源,是因为其高效的碳利用效率及多样性的生化途径。主要体现在以下方面:

高效的碳利用效率

 

高效碳源为可再生物质发酵而成,绿色环保。Pro-C 作为反硝化碳源,功能性组分丰富,有利于不同菌属的反硝化菌吸收利用,Pro-C 利用效率可达100%

1Pro-C中的主要成分为小的极性分子,极易扩散,通过生物膜,吸收效率远大于大的极性分子。

2Pro-C中的主要成分容易形成DHA-P(二羟基丙酮磷酸)。DHA-P是脱氮除磷的关键物质,相比其它碳源,缩短了这些物质转化成DHA-P的代谢时间,间接的提高了生化系统脱氮除磷的效率。

3Pro-C在微生物细胞内代谢途径具有多样性。

多样性的生化途径

下表是不同碳源在微生物体内的生化途径及新陈代谢关键步骤:

碳源(Carbon Source)生化途径(Biochemical pathways)新陈代谢关键步骤(Key steps of metabolism)涉及的酶Enzymes involved
高效碳源(Pro-C)丝氨酸途径/糖酵解/三羧酸循环多样性多样性
甲醇(Methanol)丝氨酸途径/三羧酸循环甲醇甲醛丝氨酸途径乙酰辅酶A→三羧酸循环α-酮戊二酸脱氢酶、TCA相关的酶
乙酸钠(Sodium Acetate)三羧酸循环乙酸根三羧酸循环柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶等
乙醇(Ethanol)三羧酸循环乙醇乙醛乙酸三羧酸循环乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶等

Pro-C在细胞体内进行反硝化时作为电子供体,NOx-N为电子受体,其生化途径具有多条途径,不会受到某些途径中关键酶的影响,降低了碳源用于其它代谢途径的损耗。

Pro-C强化生物除磷机理

在厌氧环境下,有机物通过发酵得到乙酸盐和丙酸盐,同时将VFAs转化成PAH,并伴随着正磷盐的释放。其次,厌氧条件下,无论是否有正磷盐的释放,有机大分子都将最终被转化成PAHPro-C通过促进聚磷菌和反硝化聚磷菌在厌氧、好氧交替状态下迅速生长,使其好氧吸磷量大大超过厌氧释磷量,即增强微生物对磷的内吸收,并在好氧末端通过对富磷污泥的排放,达到除磷的效果。

Ø Pro-C产品技术参数

产品名称检测项目单位技术要求
高效碳源Pro-C外观——黄褐色液
密度kg/L1.0-1.3
pH——5-7
CODmg/L400,000
干物%30~50
总糖%11.0~20.0
乳糖%0.7~4.5
氨氮mg/L10
总氮%0.01
凝固点-25-0
毒理性——无毒无害

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ø 产品适用范围

Pro-C是具有一定黏度的液态碳源产品,无需新建加药罐体管道,企业可直接投加使用,减少加药成本,简化加药间操作流程。

Pro-C适用于以下工况

1、 污水处理生化段快速启动2、 反硝化脱氮
3、 增强生物除磷(EBPR4、 提高B/C
5、 寒冷天气稳定运行 

产品特点

1、 性价比高、吨水成本低2、 非危化品、易于储存
3、 投加方便、货到可用4、 凝固点低、低温无忧
5、 复合配比、多样性强6、 强化活性、快速启动

安全性

²无传统化学品如甲醇的易燃性和毒性问题

²与安装易燃液体储存和进料系统相比,可节省投资成本

操作性

² 无需新增配药及储药装置

²产品到达现场直接投加,操作简单、储存方便

稳定性

² 稳定的化学需氧量(COD)值

²在长期储存期间无降解

Ø 使用案例

² 案例一

客户名称宁波某大型市政污水处理厂
处理工艺A2O + 二沉池
处理水量10m3/d
使用产品高效碳源
解决问题1、替代乙酸钠溶液,且不影响周边环境;2、进水总氮20-30mg/L,出水数据满足国家一级排放A标准;3、使用效果不比醋酸钠差;4、不影响工艺参数的调整,不增加操作难度。

使用效果(出水总氮、COD均稳定达标)

 

² 案例二

客户名称山东某大型粮油企业
处理工艺调节池-两级USFB- AO -二沉池
处理水量二期 6000 m3/d
使用产品高效碳源、反硝化菌
解决问题1、加强反硝化能力;2、进水总氮200-400mg/L,二沉池出水总氮要求< 70mg/L;3、无需改造。

使用效果(出水总氮逐步下降,并保持出水稳定达标)

 

² 案例三

客户名称山东某特种纸企业
处理工艺A2O + 接触氧化池
处理水量8500 m3/d
使用产品高效碳源
解决问题1、替代葡萄糖;2、进水总氮30-50mg/L,确保总氮低于15mg/L;3、无需改造;4、减少劳动力成本。

使用效果(完全替代葡萄糖,出水总氮明显降低)

所用碳源日期总氮(mg/L
进水二沉池二沉出水均值
葡萄糖3 t/d102235.624.522.0
102639.020.1
102740.621.4
高效碳源1.7 t/d103122.815.413.6
11153.919.8
11240.813.8
111449.911.1
111739.210.3
112236.611.9
112539.113.1