“好不容易买到药了，快递物流却停了......”近日，有关快递物流“大面积停运”的消息在朋友圈内不胫而走。经小编了解发现，确有多家快递物流受“两道杠”影响而暂且处于歇业状态，仅有顺丰、京东等公司还在营业中。
同样面临“药难购”的还有污水处理厂。比如，最近就有不少水友在向水圈抱怨“碳源告急”！对此，一家环保药剂生产企业表示“无奈”，我们的压力也很大：一方面，参与物流货运的人员大面积感染，再加上部分地区的物流业务暂停或者放缓，原料运不进来，碳源送不出去；另一方面，符合上班条件的生产线员工不足40%，即使原料到厂了，快递物流通了，工厂也没办法正常生产成品。就目前及未来一段时间的形势来看，一如既往地依赖外加碳源，显然是有风险的。因此，我们需要把目光转向另外两个方向上：一是充分利用内碳源；二是通过新工艺、新理论，减少反硝化脱氮对碳源的需求。
内碳源，是指在污水处理系统中所有可以被利用的碳源，包括废水中的可生物降解或难降解有机碳源、活性污泥微生物死亡或破裂后释放出来的可被利用的碳源。
随着生物脱氮技术的深入研究，未来的研究方向将继续向低成本、低能耗和资源化利用的方向发展。因此，在当前节能减排的政策引导下，内碳源的开发利用尤为重要。缺氧好氧分段进水工艺是广泛研究的生物脱氮工艺，如下图所示。
图源/网络：缺氧好氧分段进水工艺
该工艺进水分批进入各缺氧池，系统在好氧池产生的硝化液进入缺氧池后，直接利用原水中的碳源进行反硝化作用，从而实现原水中碳源的充分利用，无需硝化液回流，减少了工艺的运行费用，达到高效脱氮的目的。
比如，有水友就曾介绍说，用分段进水的方式处理C/N为1.12左右的生活污水时，系统可通过好氧段同步硝化内源反硝化实现75.3%的TN去除率。客观地来说，缺氧好氧分段进水工艺具有以上优点的同时，也存在着不足。由于工艺结构的特点，分段进水工艺好氧区与缺氧区交替出现，从而使得好氧区污泥进入下一段缺氧区时，携带的溶解氧会破坏下一段缺氧区的缺氧环境，进而造成异养菌和反硝化菌竞争可快速降解的碳源，使原水中的碳源不能够被有效利用，脱氮效率下降。脉冲式SBR工艺是在传统SBR工艺的基础上改进而得到的一种新型工艺，通过改变运作方式使其充分利用进水中的碳源。该工艺通过时间上的分段进水，充分利用进水中的有机物作为反硝化碳源，节省了曝气量和外加碳源的投加量。针对不同的低C/N废水，分别调节各段进水流量，使得进水中的碳源被前次进水产生的硝酸盐充分利用，从而减少剩余碳源对好氧自养硝化菌的抑制作用，达到高效脱氮的目的。在处理城市垃圾渗滤液时，有人采用脉冲式SBR工艺，NH4+—N和TN的去除率分别达到了95.8%和90.0%以上，最终出水NH4+—N和TN分别低于5.0和15.0 mg/L。需要特别说明的是，由于污水处理厂水中进水有机物和含氮量处于一个动态变化的过程，目前该技术还达不到精准控制碳源的添加量，使得进水流量控制较为复杂。Bardenpho工艺是在A/O工艺基础上的一种演变，即在A/O工艺流程中增加一个后置缺氧反应区和后置快速好氧反应区，如下图所示。
脱氮过程中，前置好氧区的硝酸盐进入后置缺氧反应区后，由于进水碳源不足，反硝化菌利用内碳源将硝酸盐还原成氮气，提高了整个处理系统脱氮效率。在实际污水处理厂中，如何控制混合液回流比成为制约该工艺大规模应用的关键因素。
近年来，在污水处理过程中很大限度地减少污泥产量，即通过技术手段开发剩余污泥内碳源，实现剩余污泥在源头上减量成为研究热点，主要技术原理包括融胞-隐秘生长、解偶联代谢、维持代谢和微动物捕食。利用剩余污泥内碳源，使其在污水处理厂内部进行循环利用。一方面能强化脱氮过程，使其资源化；另一方面内碳源被消耗，实现了污泥减量，降低其处置成本。研究表明，污泥水解产物中含有大量易被反硝化菌利用的有机物，可替代生物脱氮系统外加的有机碳源。比如，有人将污泥发酵液作为碳源补充进入A2/O系统后，TN的去除率从69.1%上升至80.1%，其脱氮效果优于乙酸、丙酸和甲醇；还有人将含水率为98%的剩余污泥通过80℃热处理90min后，取上清液作为碳源用于两段式A/O工艺脱氮反应后，出水能达到排放标准。
由于进水C/N偏低，其自身供给的碳源难以满足反硝化脱氮的需求，这使得利用现有碳源在处理废水时遇到较大的困难。
因此，针对低碳氮比废水处理的新工艺逐渐成为研究热点，主要包括同时硝化反硝化（SND）、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化（ANAMMOX）等。SND指的是在同样的运行条件和装置中实现反硝化和硝化反应。与以往采取的工艺相比，SND有利于减少反硝化反应所需的碳源量、减小缺氧池容积等。但是其影响因素较多，控制难度大，难以大范围内推广。短程硝化反硝化技术是将硝化反应控制在NO2-—N阶段，不进行NO2-—N至NO3-—N的转化，直接进行反硝化脱氮反应，如下图所示。
图源/网络：短程硝化反硝化技术
对比于以往的硝化反硝化技术，短程硝化反硝化具有减少曝气量，降低脱氮碳源需求量，减少产泥量等优点。其在经济上和技术上均具有较高的可行性，特别是应用于处理高NH4+—N 浓度和低C/N废水。ANAMMOX则是在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌将NO2-—N作为电子受体把NH4+—N氧化为N2的过程。ANAMMOX反应在完全厌氧的条件下进行，无需供给氧气，而且反应是以NO2-—N作为电子受体氧化NH4+—N。与传统的脱氮工艺相比，ANAMMOX被认为是处理低C/N废水高效和节能的方法，已被广泛用于处理各类含氮废水，包括污泥消化液、垃圾渗滤液、味精废水、制药废水、猪场废水和光电工厂废水。值得一提的是，虽然ANAMMOX反应在生物脱氮方面具有较多的优点，由于厌氧氨氧化菌的生长底物NO2-—N是ANAMMOX的限制性因子，且ANAMMOX工艺的最终出水仍含有一部分NO3-—N。此外，厌氧氨氧化菌抗负荷能力弱，对温度控制方面要求较高。
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