本文2024年1月25日首发于公众号：“胖先生的水处理日记”，如果您想提前学习更多有趣有料的水处理知识，欢迎搜索关注（本号只引流不回复，要想进一步交流请移步公众号）！
前段时间，有位学员私聊胖哥，说他们污水厂的脱氮效果不太好，想让我帮忙分析分析是什么原因。
通过和他的详细了解，我发现导致缺氧池脱氮效果的不好的原因，可能有以下两方面：
（1）由于是冬季，水温在12~15℃之间波动，偏低；
（2）缺氧池的停留时间在4h左右，反硝化负荷在0.05左右，偏高。
那位说了：
“胖哥，你说反硝化负荷高还好解决，大不了减少排泥，但水温低可咋整？”
哦我忘了说了，由于冬季水温低，导致混合液中的活性污泥沉降性变差，MLSS也才5000mg/L，但SV30都快到85%了，也就是俗称的非丝状菌膨胀，所以再想通过增加污泥浓度来降低总氮负荷，也是不太现实。
得，唯一的一条路子也被堵死了，是不是觉得完全无法下手了？
别急，接下来咱们一起抽丝剥茧，透过现象看本质，你就会发现其实解决办法很简单。
首先咱们来看看引起A池脱氮效率不高的最终根源在哪。
甭管是水温低，还是负荷大，其实总氮脱不动的根本原因就一点：
“反硝化菌太冷了，没力气干活儿！”
如果把反硝化菌换成是你，大冬天的让你出去搬砖，又冷又饿的，你肯拼命干活儿吗？
但如果在开干之前，你先是大鱼大肉的胡吃海喝了一顿，吃得饱饱的，是不是也就不觉得那么冷了，干活也有力气了？
人如此，菌亦如此，既然温度咱们没办法控制，那就在伙食上下功夫吧！
这么一看，解决方案是不是就很简单了，适当增加缺氧池碳源的补充，脱氮效果就会很明显，至于如何计算和投加，胖哥在前面的文章中说过很多次了，这里就不过多展开了，因为这个知识点不是今天文章的重点内容。
不仅如此，充足的碳源还会降低活性污泥在低温环境下分泌的胞外多聚糖类物质，对于减轻非丝状菌膨胀颇有好处。
说到这，那位又要问了：
“市面上的碳源种类那么多，我们又该怎么选择呢？”
问得好，胖哥这段时间恰好就做了一个对比试验，目的就是为了验证不同外碳源对生物反硝化的影响。
接下来胖哥就把试验的内容、过程和结果给大家分享下。
此次试验，我选取了3种外碳源，分别是乙酸钠、葡萄糖和甲醇，选取的水样为胖哥目前运营的一个生活污水处理厂，混合液取自于好氧池末段，原水取自污水厂配水井。
接下来是具体的实验步骤。
首先，我从好氧池末段取了30L混合液，然后静置1h，泥水分层后轻轻倒出上清液20L，并保留10L底泥待用。
然后我又从集水井中取了生活污水原水20L，倒入上一步骤中取得的20L上清液中，相当于1:1混合。
考虑到生活污水原水中不含硝态氮，氨氮也就40mg/L左右，即便硝化反应十分彻底，再和原水1:1混合后硝态氮值也才20mg/L左右。
为了能够更清楚的看到不同碳源对反硝化速率提升的对比效果，我又往混合液里面单独加了点硝酸钾固体，经过测试后发现硝态氮浓度为29mg/L。
水样搞定了，接下来就是正式的对比试验环节。
为了同时对比三种碳源的反硝化效果，我取了10个3L玻璃烧杯充作生化反应器，分别编号A1-3、B1-3、C1-3、D1-3、E，每个烧杯中的物料如下所示：
A1烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯乙酸钠固体128.205mg（折合COD=50mg/L）；
A2烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯乙酸钠固体256.410mg（折合COD=100mg/L）；
A3烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯乙酸钠固体512.821mg（折合COD=200mg/L）；
B1烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯葡萄糖固体93.458mg（折合COD=50mg/L）；
B2烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯葡萄糖固体186.916mg（折合COD=100mg/L）；
B3烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯葡萄糖固体373.832mg（折合COD=200mg/L）；
C1烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯甲醇液体84.3μL（折合COD=50mg/L）；
C2烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯甲醇液体168.6μL（折合COD=100mg/L）；
C3烧杯：底泥500mL+1.5L混合液+优级纯甲醇液体337.2μL（折合COD=200mg/L）；
E烧杯：底泥500mL+1.5L混合液（不额外投加任何碳源）。
10只烧杯装好后分别放在磁力搅拌器上搅拌，这一步骤一定要注意搅拌的力度不能太大，否则很容易造成碳源的好氧消耗，此时温度为25℃，每个烧杯中的MLSS为5000mg/L，MLVSS为3000mg/L。
搅拌总时长为90min，每隔10min分别取样，过滤后测试上清液硝态氮数值，结果如下所示。
▲不同浓度的乙酸钠碳源不同时间段出水硝态氮含量
▲不同浓度的葡萄糖碳源不同时间段出水硝态氮含量
▲不同浓度的甲醇碳源不同时间段出水硝态氮含量
说实话，对于这个结果，胖哥还是有些没有想到的，尤其是甲醇对反硝化效率的影响。
首先从反硝化启动速度方面来比较的话，乙酸钠＞葡萄糖＞甲醇，前两者在投加后10min内，硝态氮就开始下降，只是明显乙酸钠的下降幅度更大。
悲催的是甲醇，和空白试验对比的话，竟然没有什么区别。
其次从90min内脱除总氮的绝对值来看，仍然是乙酸钠＞葡萄糖＞甲醇，尤其是乙酸钠，当投加COD当量折合200mg/L时，反应50min时出水硝态氮就基本全部降解完毕了。
反观葡萄糖，当同为200mg/L的COD当量投加量时，反应60min后出水总氮仍旧有8mg/L，去除效率方面明显弱于乙酸钠。
至于甲醇，呵呵......
通过这个实验，确实能够看出乙酸钠作为外加碳源时对系统反硝化能力的提升效率要优于葡萄糖。
那位说了：
“不对啊胖哥，我记得人家都说甲醇作为碳源时，对反硝化的速度影响最快啊！”
对于这点我也颇感意外，不过鉴于甲醇的危险性，向来惜命的胖哥从来没有在现场应用过，在做实验之前，我还真就没想到会是这个结果。
后来我通过查阅文献，发现了这样一个说法：
“甲醇作为碳源，并不能被所有的微生物利用，在缺氧环境中，只有一类微生物可以利用甲醇，也就是HyphomicrobiumSP，但它在污泥中所占比例较小，所以在首次投加甲醇时需要一定的适应期，直到完全富集，才能够发挥全部作用。”
结合这个说法，胖哥尝试着推测了一下，觉得应该是这样，因为我的污水厂中从来没使用过甲醇，所以在活性污泥中，能够利用甲醇的微生物不占优势。
再加上我的小试试验反应时间比较短，只有90min，甲醇完全没有来得及发挥其作为碳源的作用，就被我取样检测了，此时的反硝化碳源，只能利用生活污水原水中的有机物，出水硝态氮自然就比较高。
最后在总结下这3种碳源的优缺点吧：
（1）乙酸钠：用做碳源时C/N=4.6即可实现平稳脱氮，并且它的水解产物为小分子有机物，非常容易被微生物降解，反硝化响应速度快，并且无毒性，能做为紧急碳源。
但是它价钱偏贵，产泥率高，对污水处理厂的污泥处置会造成一定负担，如果你的池容不足时，可以考虑用它。
（2）葡萄糖：用作反硝化脱氮碳源的理想C/N为6.4～7.5，比乙酸钠和甲醇大得多，并且它是多分子有机物，不易被微生物所运用，非常容易造成出水中COD的升高。
还有一点就是葡萄糖作为碳源时的产泥量是相对最大的，长期使用很定会增大污水厂的污泥脱水处理单元的负荷，但如果你有增加污泥浓度方面的考虑，可以用它。
（3）甲醇：用作反硝化脱氮碳源的理想COD/N为4.3～4.7，并且从试验结果可以看出，甲醇为碳源时的响应速度最慢，必须要有较长的反应时间，其对硝态氮的去除率才能达到一个较高的水平。
甲醇作为碳源的好处就是产泥率最小，在0.35上下，能够给污水厂的污泥处理单元降低不少负担。
不过说实话，甲醇实在是太危险了，胖哥还是劝您各位没事儿少碰它。
好了，今天的文章内容就这么多，不知道您各位都学会了吗？
假如您觉得胖哥写的不错，那就受累在文末，给胖哥点个赞吧。
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我是胖先生，专注于污水处理技术研发10年有余，我会不定期在本公众号分享有关于水处理技术上的个人心得、经验和一些有趣的案例故事，欢迎大家关注、分享。
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