水处理药剂应用 - 碳源投加解说

Today，碳源投加“药方”，咱讨论得更深入浅出一点，并注明注意事项。

污水处理可离不开碳源，它就像微生物的 “粮食”。微生物想要好好工作净化污水，碳源就得跟上。今天咱就探讨一下碳源投加的事，从为啥要加碳源、有哪些碳源可选、怎么挑合适的、加多少，如何计算、加在哪、啥时候加，一次探讨明白。

碳源投加的目的

在污水处理过程中，微生物的代谢活动需要合适的营养物质来维持，其投加主要目的是为弥补污水中碳氮比失衡，也就是进水碳源的不足。例如，在反硝化过程中，异养反硝化细菌需要利用碳源将硝态氮转化为氮气，若碳源缺乏，反硝化作用难以充分进行，导致总氮去除率降低。

碳源的种类

甲醇

优点：COD当量高、污泥产率低、反硝化速率快。

缺点：剧毒、易燃易爆、需专业储存设备，低温易结晶、冬季流动性差。

乙酸钠

优点：反应速率快、无毒性、低温适应性好。

缺点：单价高、易导致系统pH波动，可能引起泡沫问题。

葡萄糖

优点：化学性质稳定，易长期储存、无毒性，可作为复合碳源的原料。

缺点：污泥产率极高、需水解为单糖后利用、反硝化滞后、易引发丝状菌膨胀，固体溶解需额外搅拌设备，人工配药。

复合碳源

优点：成本低、含小分子酸+多糖，组分可控、适应性广。

缺点：质量波动大，需严格供应商审核，容易出现造假现象，可能含抑制性物质。

糖蜜/食品废水

优点：超低成本（<500元/吨）、资源化利用。

缺点：COD当量有高有低不稳定、需过滤预处理。

污泥水解产物

优点：零成本、污泥减量化、符合循环经济。

缺点：产率不稳定、投资高、需配套水解设施、碳释放速度慢。

碳源的选择

选择合适的碳源肯定是需要综合多方面因素考量。

首先是成本，在满足处理效果的前提下，优先选择价格低廉的碳源，以降低运行成本，当然咱觉得最优选肯定是食品加工废水，酿酒废液，便宜又大碗。

其次是生物可利用性，碳源应能被微生物快速有效地利用，以提高处理效率。例如，对于处理时间较短的工艺，选择易被微生物摄取和代谢的碳源更为合适，如乙酸钠。

同时，还需考虑碳源的安全性、储存和运输条件等。如甲醇属于易燃液体，在储存和使用时需要严格的安全措施，而一些固体碳源，如葡萄糖，则在储存上相对更方便，但也变相增加了工人配药的工作量。

但是呢，在人情社会面前，这只能说.......哈哈哈。

碳源的投加计算

选择 COD 还是选择 BOD

选择TN还是选择TKN

在碳源投加计算中，COD和 BOD都可作为参考指标。BOD 代表的是微生物可生物降解的有机物含量，更直接反映了微生物能够利用的碳源量，在以微生物代谢为主要处理机制的工艺中，以 BOD 计算碳源投加量更贴合实际情况。

但是这个贴合实际是有代价的，咱们等不起。BOD 的测定需要5天，时效性差，而 COD 是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，它反映了水中所有还原性物质的总量。COD 测定快速简便，只需要2小时，在实际应用中更为常用。

并且，在用在COD和BOD的同时计算后，BOD的碳源投加计算结果往往会大于COD，所以为了保证不会过量投加，通常用COD来计算结果，然后可根据实际情况进行修正。

TN包含所有形态的氮（有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮）。具体可点击《TN深度解说》参考。

TKN仅包含有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐和硝酸盐。

反硝化脱氮需将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气，此过程依赖碳源作为电子供体。此时需根据硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的量计算碳源需求，而这两者仅包含在TN中，若忽略这部分，碳源可能不足，导致脱氮效率低。

所以选择C/N比计算，又快又稳的情况下，咱认为理应选择COD/TN进行计算后，再根据实际情况修正。

碳源投加计算方式

碳源投加的经验公式：

咱们用中文通俗地一步步解释看看。建议可以抄在纸上理解理解。

一般碳源进场，咱们都要取样到化验室测定COD，化验室测出来的碳源COD值都是mg/L，我们需要把他换算成gCOD/g，才能带入碳源需要投加量的计算。

外加碳源当量 = mg/L / 1000000 / 药液密度

假设，化验室碳源 COD 结果是 200000 mg/L，药液密度是 1.2 kg/L（找厂家问）。

外加碳源当量 = 200000/1000000/1.2 ≈ 0.167 gCOD/g

好的，这是用来对付那些未知当量的碳源的。

如果是现成的常见碳源，可参考下表的当量，具体数值还是最好找厂家落实清楚。

注：以上的COD当量是原液，不是复配的，有的小伙伴会误认为这是复配的当量。

好的，接下来我们拆解一下碳源需要投加的量。

外加碳源投加量 = 外加碳源总需求 / 外加碳源当量

外加碳源总需求 = 进水量 *（进出水总氮差值*C/N比 - 进出水COD差值）

外加碳源当量 = COD当量*1000

进出水总氮差值*C/N比（表示去除总氮所需要的COD）

进出水COD差值（表示进水携带的白送COD）

假设，进水量10000吨，进水 TN 50mg/L，出水 TN 要求 10mg/L，C/N取值5（C/N比 4-6,咱们一般取中间值5），进水 COD 100mg/L，出水 COD 20mg/L，外加碳源甲醇当量 1.5 gCOD/g。

进出水总氮差值*C/N比 =（50-10）*5 = 200

进出水COD差值 = 100-20 = 80

外加碳源总需求 = 10000*（200-80）= 1200000

外加碳源当量 = 1.5*1000=1500

外加碳源投加量 = 1200000/1500 = 800 kg/d

好的，了解最后一步，整个碳源投加的逻辑就清楚了。

那刚刚咱们计算得到每天用 800 kg 外加碳源。这个时候就有小伙伴想， 我用的是液体mL或者L投加怎么办？

别急，到这里还需要用到另外一个公式才能知道计算结果换算成液体投加量

咱们先知道一个基本逻辑，体积=质量/密度。

外加碳源投加量 = kg/d /浓度比例/密度

外加碳源投加量 = 体积

kg/d /浓度比例 = 代表总质量

假设，碳源需要投加量 800 kg/d，密度是0.791kg/L，浓度比例20%（看你是否稀释复配，没有复配就取消这个参数）

外加碳源投加量 = 800/0.2/0.791= 5057L/d，那每小时多少，每分钟多少，就可以计算出来。

注：所有药剂的当量、密度等参数均可找厂家询问，一般会提供检测报告。

碳源投加位置

碳源投加位置直接影响其利用效率和处理效果。在生物脱氮工艺中，通常将碳源投加在缺氧段前端、厌氧段的末端。因为缺氧段是反硝化细菌进行反硝化作用的场所。投加位置还需考虑水流混合情况，确保碳源能与污水充分混合，均匀分布，提高微生物与碳源的接触机会。

也有后置深度处理单元投加的，应对突发总氮超标，需配合高效混合设备，但是换句话说，咱宁愿在前端缺氧池投加提前控制好总氮，也不愿在末端的反硝化池“悬崖边”控制，就跟上厕所一样，有感觉了咱就上，不要来不及了才百米赛跑。

碳源投加条件

判定是否需要投加碳源主要依据污水中的碳氮比。

一般来说，对于生物脱氮工艺，合适的C/N比在 4 - 6 之间。当污水中的C/N比低于区间，通常需要投加碳源来补充碳源不足。

同时，还需结合出水水质要求来判断。如果对总氮、总磷等指标要求严格，即使C/N比略高于参考范围，但处理效果仍不能满足出水标准时，也可能需要投加碳源以强化处理效果。

此外，微生物的活性和数量也是参考因素之一，若微生物活性较低或数量不足，可能需要额外投加碳源来刺激微生物生长和代谢。