不同碳源对垃圾渗滤液脱氮效果的影响

2013年 第1期 广 东 化 工 第40卷 总第243期 · 95 ·
不同碳源对垃圾渗滤液脱氮效果的影响
范爱军
(广东省江门市固体废物处理有限公司，广东 江门 529000)
[摘 要]垃圾渗滤液具有机物成分复杂、氮含量高、毒性大、可生化性差等特点，经过常规工艺和高级氧化处理后的垃圾渗滤液，其总氮含量仍然较高，且主要以硝态氮的形式存在。

垃圾渗滤液深度处理，必须在有可生化的外加碳源才可实现生物脱氮。

试验探索了投加不同碳源的情况下，生物滤池反应器的脱氮效果，结果表明：脱氮效率从高到低排序依次是甲醇、葡糖糖、蔗糖，它们的反硝化效率分别是80 %、60 %与50 %。

[关键词]垃圾渗滤液；碳源；脱氮
[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)01-0095-02
Effect of Different Carbon Source to Nitrogen Removal of Landfill Leachate
Fan Aijun
(Jiangmen Solid Waste Disposal Co., Ltd., Jiangmen 529000, China)
Abstract: Landfill leachate has the features of complicated organic composition, high nitrogen content, biological toxity and poor biodegradability. After routine treatment, nitrogen concentration of the landfill leachate was still high in the form of nitrate nitrogen. Biological reactor was used as the further treatment to remove nitrogen in the landfill leachate after advanced oxidation process. Extra biodegradable carbon sources were required for biological nitrogen removal. Different carbon resources were added into the reactor to study the nitrogen removal efficiency. It could be concluded that carbon sources promoted the growth of denitrifier, and the denitrification performance for the bio-reactor when adding carbon source were: methanol>glucose>sucrose, and the nitrification efficiencies were 80 %, 60 % and 50 % respectively.
Keywords: landfill leachate ；carbon source ；nitrogen removal
垃圾填埋渗滤液中含有多种难降解有机成分及氨氮，具有污染物浓度高、毒性强、水质和水量波动大等特点。

有机物浓度高，当填埋场处于碱性阶段产生出来的垃圾渗滤液，与城市污水
相比，浓度要高很多[1]。

氨氮浓度和盐含量较高，垃圾渗滤液的
氮多以氨氮形式存在，占TKN 的80 %~90 %，且垃圾渗滤液中的
氨氮浓度随时间的增长而增大，最高可达2000 mg/L ，是导致其
难处理的一个主要原因[2]。

采用传统废水工艺处理很难达到排放
标准要求。

因此，开发对垃圾渗滤液具有显著处理效果的新工艺
已成为环保技术领域中的热点。

根据反应机理，渗滤液深度处理必须有可生化的外加碳源才
可能实现生物脱氮[3]，在硝化和反硝化过程中，可生物降解的有
机物质被用作碳源，而碳源类型直接影响到有机碳源的可生化
性，从而影响反硝化的效率。

因此，寻找合适的碳源对有机物对
系统脱氮有重要影响。

在反硝化过程中，易于生物降解的有机物是最好的电子供体，不仅其反硝化速率最快[4]，且还能够提高生
物处理装置的能力和效率，使反硝化过程稳定可靠[5]。

1 材料与方法 经过生化处理和高级氧化后的老龄垃圾渗滤液是低碳高氮废水，进水水质见表1，其本身的C/N 比仅为1左右，需要补加有机碳源。

本试验中选用三种易于生物降解的有机物，甲醇、葡萄糖和蔗糖，研究添加碳源对于反硝化脱氮的影响。

1.1 试验水质 本试验采用的是垃圾填埋场经过Fenton 氧化处理后的垃圾渗滤液，其水质指标如表1。

表1 试验水质情况
Tab.1 Water quality of the pilot mg·L -1
项目 BOD 5 COD TN NO 3-N NH 4-N SS pH 数值 10~15 100~200 120~200 80~150 0.5~10 5~15 7.5~8.5
1.2 试验设备
图1为生物滤池，该装置有效容积为50 L ，主体部分尺寸：Ø 200 mm×3000 mm ，距反应器底部300 mm 处有一滤板，滤板上装有四个滤水帽，滤板以上填充有滤料，滤料层高为2500 mm 。

图1 生物滤池
Fig.1 Biological Filtration Reactor
1.3 分析方法
本试验用主要仪器如表2。

表2 主要试验仪器
Tab.2 Main instruments of the pilot
名称
规格/型号
出产厂家 pH 计 pHS-25 上海雷磁仪器厂
紫外-可见分光光度计 U-1800 HITACHI 微波密封消解COD 速测仪
WMX
格兰仕
手提式高温灭菌器 YX-280B 广州永程实验仪器有限公司生化培养箱 SHP-180 上海实验仪器厂 干燥箱 101-2 跃欣科学仪器厂
2 结果与讨论
2.1 甲醇为碳源反硝化脱氮效果
以甲醇作为补加有机碳源，C/N 在4∶1~6∶1，进水流量为10 L/h ，NO 3--N 浓度平均为88.26~121.25 mg/L ，NO 3--N 去除情况如图2。

[收稿日期] 2012-11-15
[作者简介] 范爱军(1972-)，女，湖南人，本科，工程师，主要研究方向为环境工程。

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运行天数/d
硝态氮浓度/(m g .L -1
)
去除率/%
图2 甲醇为碳源反硝化脱氮效果
Fig.2 Denitrification performance with methanol as carbon source
以甲醇作为补加有机碳源时，使得C/N 比在一个相对稳定的范围内，反硝化效果显著，硝态氮的去除率维持在80 %左右。

甲醇作为易分解的低级醇类，极易被反硝化细菌利用。

补加甲醇后的垃圾渗滤液反硝化效率是很高的，由图2可知甲醇适宜作为反硝化反应的电子供体。

从分子结构分析，甲醇为小分子有机物，可生化性较强，故以甲醇为碳源时的脱氮效率高。

而且，以甲醇作为补加碳源时，不仅反硝化脱氮效果好，而且对有机物的去除也有促进作用。

但是甲醇价格较高，且具有毒性，带来了运输上的困难，对其广泛应用也有一定影响。

2.2 葡萄糖为碳源反硝化脱氮效果
以葡萄糖作为补加有机碳源，C/N 在4∶1~6∶1，进水流量为10 L/h ，NO 3--N 浓度平均为85.35~105.62 mg/L ，NO 3--N 去除情况如图3。

运行天数/d
硝态氮浓度/(m g .L -1
)
10
2030
40506070去除率/%
图3 葡萄糖为碳源反硝化脱氮效果
Fig.3 Denitrification performance with glucose as carbon source
葡萄糖属于大分子有机物，需要经过水解过程才能为微生物利用，其可生化性劣于甲醇，反硝化脱氮效率在60 %左右。

葡萄糖首先转化成丙酮酸，在无氧条件下，丙酮酸在乙酰辅酶A 的作用下不完全氧化，最后生成乙醇，然后进一步降解，被异养细菌利用。

当碳源不足时，反硝化过程会出现亚硝酸盐积累的现象，以葡萄糖为补加碳源时亚硝酸盐积累更严重，会对溶解氧带来的影响，且导致出水COD 增加。

综合上述原因，以葡萄糖为碳源的生物脱氮效果弱于甲醇。

2.3 蔗糖为碳源反硝化脱氮效果 以蔗糖作为补加有机碳源，C/N 在4∶1~6∶1，进水流量为10 L/h ，NO 3--N 浓度平均为80.26~110.25 mg/L ，NO 3--N 去除情况如图4。

020406080100120
运行天数/d
硝态氮浓度/(m g .L -1
)
1020304050
去除率/%
图4 蔗糖为碳源反硝化脱氮效果
Fig.4 Denitrification performance with sucrose as carbon source
以蔗糖作为补加有机碳源时，硝态氮浓度降低了大约一倍，反硝化脱氮效率在45 %左右。

蔗糖属于二糖，在水中水解为葡萄糖和果糖，这两种单糖继续水解为更小的分子才能被微生物利用[6]。

所以，相比于前两种有机碳源，蔗糖的利用效率是最低的。

蔗糖是日常生活中常用的甜味剂，而且是质优价廉的化工原料，将其作为补加有机碳源比较经济。

试验运行一周时间表明，以蔗糖作外碳源时，容易引起管路堵塞，这是因为蔗糖作为高碳化合物，微生物生长量相对要高于醇类物质。

3 结论
(1)甲醇作为易分解的低级醇类，极易被反硝化细菌利用。

补加甲醇后的垃圾渗滤液反硝化效率是80 %左右。

(2)葡萄糖首先转化成丙酮酸，然后发生不完全氧化生成乙醇，再进一步降解，被异养细菌利用，反硝化效率是60 %左右。

(3)蔗糖属于二糖，在水中水解为葡萄糖和果糖，这两种单糖继续水解为更小的分子才能被微生物利用，反硝化效率是50 %左右。

(4)作为反硝化碳源，脱氮效率从高到低依次是甲醇>葡萄糖>蔗糖，但实际使用时，还需要根据经济成本、运输安全、储存条件等因素综合考量。

参考文献
[1]徐迪民．低氧-好氧两段活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤水的研究[J]．中国环境科学，1989，9(4)：310-315．
[2]沈耀良．厌氧-好氧法处理渗滤液与城市污水混合废水的可行性[J]．污染防治技术，2000，13(2)：63-67．
[3]杨殿海，章非娟．碳源和碳氮比对焦化废水反硝化工艺的影响[J]．同济大学学报，1995，23(4)：413-416．
[4]阎宁，金雪标，张俊清．甲醇与葡萄糖为碳源在反硝化过程中的比较[J]．上海师范大学学报：自然科学版，2002，31(3)：41-44．
[5]章非娟，杨殿海，傅威．碳源对生物反硝化的影响[J]．给水排水，1996，22(7)：26-28．
[6]Gómez M A ，Gonz lez-Lóp ez J ，Hontoria-García E ．Influence of carbon source on nitrate removal of contaminated groundwater in a denitrifying submerged filter[J]．Journal of Hazardous Materials ，2000，80：69-80．
(本文文献格式：范爱军．不同碳源对垃圾渗滤液脱氮效果的影响[J].广东化工，2013，40(1)：95-96)。