如何计算外加碳源投加量？

2021-08-31 14:18:21 181

全康环保:碳源构成微生物细胞碳水化合物中碳架的营养物质，供给微生物生长发育所需能量。含有碳元素且能被微生物生长繁殖所利用的一类营养物质统称为碳源。

碳源物质通过细胞内的一系列化学变化，被微生物用于合成各种代谢产物。微生物对碳素化合物的需求是极为广泛的，根据碳素的来源不通，可将碳源物质分为无机碳源物质和有机碳源物质。因污水中自带无机碳源及曝气会补充无机碳源（CO2），在实际生产中并不需要投加无机碳源，污水处理中所称的碳源为有机碳源！

在污水处理过程中，外加碳源应用工艺主要包括：①活性污泥培养；②脱氮系统；③除磷系统。三大污水净化工艺中外加碳源投加量计算简述如下。

一、如何计算活性污泥培养碳源投加量？

活性污泥培养过程中，C/N/P=100/5/1，在实际污水处理中 TP 往往是过量的，很多需要配合化学除磷达标，所以以 TP 计算的碳源往往会偏大，实际中以氨氮的量来计算碳源的投加量。

01 活性污泥培养碳源投加量统一的计算式为：

C_m=20 ΔN-ACOD……………（公式①）

式中：

C_m― 外部碳源投加量（以 COD 计）mg/L；

20 ― C/N 比值常数；

N ― 需要去除的 TKN 的量，mg/L；

ΔCOD ― 进出水的碳源差值（以 COD 计）mg/L；

需用去除的氮量计算式为：

ΔN=N_L-N_P……………（公式②）

式中：

N_L― 进水实际 TKN 浓度 mg/L；

N_P― 二沉池 TKN 排放指标 mg/L；

进出水的碳源差值的计算式为：

ΔCOD = COD_L- COD_P……………（公式③）

式中：

COD_L―进水实际 COD 浓度 mg/L；

COD_P―二沉池 COD 排放指标 mg/L。

02 案例说明

某城镇污水处理厂规模 Q=20000m³/d，已建成稳定运行，进水 COD：100mg/L，进水氨：50mg/L，进水 TP：2mg/L，二沉池出水 COD≤10mg/L，氨氮 N 排放标准≤10mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式②计算：

ΔN=N_L-N_P=50-10=40(mg/L)

代入公式③得：

ΔCOD = COD_L- COD_P=100-10=90mg/L

代入公式①得：

C_m=20 ΔN - ΔCOD=20×40-90=710(mg/L)

则每日需外加 COD 量：

C_d= Q•C_m=20000m₃/d×710×10_-3=14200(kgCOD/d)

若选用乙酸为外加碳源，其 COD 当量为 1.07kgCOD/kg 乙酸，乙酸投加量为：14200/1.07=13271 kg/d。

若选用甲醇为外加碳源，其 COD 当量为 1.5kgCOD/kg 甲醇，甲醇投加量为：14200/1.5=9466.7 kg/d。

若选用乙酸钠为外加碳源，其 COD 当量为 0.78kgCOD/kg 乙酸钠，乙酸钠投加量为：14200/0.78=18205 kg/d。

若选用葡萄糖为外加碳源，其 COD 当量为 1.06kgCOD/kg 葡萄糖，葡萄糖投加量为：14200/1.06=13396 kg/d。

二、如何计算脱氮系统碳源投加量？

在硝化反硝化脱氮系统中，因内回流携带 DO 的影响，实际中外加碳源投加量和理论值相差较大，运营中常按照经验公式来计算，脱氮系统的 C/N=4~6 为经验值，多采用中间值计算或者通过对化验出水 TN 来调整投加量！

01 脱氮系统外加碳源投加量统一的计算式为：

C_m=5 ΔN……………（公式④）

式中：

C_m―外部碳源投加量（以 COD 计）mg/L；

5 ― 反硝化 1kgNO-3-N 需投加外部碳源(以 COD 计)5kg；

ΔN ― 需要外部碳源去除的 TN 量，mg/L；

需用外部碳源反硝化去除的氮量计算：

ΔN=Ne-N_p……………（公式⑤）

式中：

N_e― 二沉池出水实际 TN 浓度 mg/L；

N_P― 二沉池 TN 排放标准 mg/L。

02 案例说明

某城镇污水处理厂规模 Q=20000m³/d，已建成稳定运行，二沉池出水排放标准总NP≤15mg/L，氨氮≤5mg/L，运行数据表明氨氮已达标，而出水总氮 Ne 超标，经统计分析 Ne=20 mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式⑤计算：

ΔN=N_e-N_P=20-15=5(mg/L)

代入公式④得：

C_m=5 ΔN=5×5=25(mg/L)

则每日需外加 COD 量：

C_d= Q•C_m=V20000×25×10-3=500(kgCOD/d)

若选用乙酸为外加碳源，其 COD 当量为 1.07kgCOD/kg 乙酸，乙酸投加量为：500/1.07=466 kg/d。

若选用甲醇为外加碳源，其 COD 当量为 1.5kgCOD/kg 甲醇，甲醇投加量为：500/1.5=332 kg/d。

若选用乙酸钠为外加碳源，其 COD 当量为 0.78kgCOD/kg 乙酸钠，乙酸钠投加量为：500/0.78=640 kg/d。

若选用葡萄糖为外加碳源，其 COD 当量为 1.06kgCOD/kg 葡萄糖，葡萄糖投加量为：500/1.06=470 kg/d。

三、如何计算除磷系统碳源投加量？

聚磷菌在厌氧阶段释磷所产生的能量，主要用于其吸收低分子有机基质以作为厌氧条件下生存的基础。因此进水中是否含有足够的有机质，是关系到聚磷菌能否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。一般认为，进水中 COD/TP 要大于15，即可保证聚磷菌有足够的基质，从而获得理想的除磷效果。

01 除磷系统外部碳源投加量统一的计算式为：

C_m=15 ΔP - ΔCOD=5……………（公式⑥）

式中：

C_m―外部碳源投加量（以 COD 计）mg/L；

15―C/P 比值常数；

ΔP―需要外部碳源去除的 TP 量，mg/L；

ΔCOD―进出水的碳源差值（以 COD 计）mg/L。

需用外部碳源去除 TP 量的计算式为：

ΔP=P_L- P_P……………（公式⑦）

式中：

P_L― 进水 TP 浓度 mg/L；

P_P― 二沉池 TP 排放标准 mg/L；

进出水的碳源差值的计算式为：

ΔCOD = COD_L- COD_P……………（公式⑧）

式中：

COD_L―进水实际 COD 浓度 mg/L；

COD_P―二沉池 COD 排放指标 mg/L。

02 案例说明

某城镇污水处理厂规模 Q=20000m3/d，已建成稳定运行，进水 COD：100mg/L，进水 TP：10.5mg/L，二沉池出水 COD≤10mg/L，TP 排放标准≤0.5mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式⑦计算：

ΔP=P_L- P_P=10.5-0.5=10(mg/L)

代入公式⑧得：

ΔCOD = COD_L- COD_P=100-10=90(mg/L)

代入公式⑥得：

C_m=15 ΔP - ΔCOD =15×10-90=60(mg/L)

则每日需外加 COD 量：

Cd= Q•Cm=20000×60×10-3=1200(kgCOD/d)

若选用乙酸为外加碳源，其 COD 当量为1.07kgCOD/kg 乙酸，乙酸量为：1200/1.07=1120 kg/d。

若选用甲醇为外加碳源，其 COD 当量为 1.5kgCOD/kg 甲醇，甲醇量为：1200/1.5=800 kg/d。

若选用乙酸钠为外加碳源，其 COD 当量为 0.78kgCOD/kg 乙酸钠，乙酸钠量为：1200/0.78=1538 kg/d。

若选用葡萄糖为外加碳源，其 COD 当量为 1.06kgCOD/kg 葡萄糖，葡萄糖量为：1200/1.06=1132 kg/d。