如何計(jì)算外加碳源投加量？

碳源構(gòu)成微生物細(xì)胞碳水化合物中碳架的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，供給微生物生長(zhǎng)發(fā)育所需能量。含有碳元素且能被微生物生長(zhǎng)繁殖所利用的一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)統(tǒng)稱為碳源。

碳源物質(zhì)通過細(xì)胞內(nèi)的一系列化學(xué)變化，被微生物用于合成各種代謝產(chǎn)物。微生物對(duì)碳 素化合物的需求是極為廣泛的，根據(jù)碳素的來源不通，可將碳源物質(zhì)分為無機(jī)碳源物質(zhì)和有機(jī)碳源物質(zhì)。因污水中自帶無機(jī)碳源及曝氣會(huì)補(bǔ)充無機(jī)碳源（CO2），在實(shí)際生產(chǎn)中并不需要投加無機(jī)碳源，污水處理中所稱的碳源為有機(jī)碳源！

在污水處理過程中，外加碳源應(yīng)用工藝主要包括：①活性污泥培養(yǎng)；②脫氮系統(tǒng)；③除磷系統(tǒng)。三大污水凈化工藝中外加碳源投加量計(jì)算簡(jiǎn)述如下。

一、如何計(jì)算活性污泥培養(yǎng)碳源投加量？

活性污泥培養(yǎng)過程中，C/N/P=100/5/1，在實(shí)際污水處理中 TP 往往是過量的，很多需要配合化學(xué)除磷達(dá)標(biāo)，所以以 TP 計(jì)算的碳源往往會(huì)偏大，實(shí)際中以氨氮的量來計(jì)算碳源的投 加量。

01 活性污泥培養(yǎng)碳源投加量統(tǒng)一的計(jì)算式為：

C_m=20 ΔN-ACOD……………（公式①）

式中：

C_m— 外部碳源投加量（以 COD 計(jì)）mg/L；

20 — C/N 比值常數(shù)；

N — 需要去除的 TKN 的量，mg/L；

ΔCOD — 進(jìn)出水的碳源差值（以 COD 計(jì)）mg/L；

需用去除的氮量計(jì)算式為：

ΔN=N_L-N_P……………（公式②）

式中：

N_L— 進(jìn)水實(shí)際 TKN 濃度 mg/L；

N_P— 二沉池 TKN 排放指標(biāo) mg/L；

進(jìn)出水的碳源差值的計(jì)算式為：

ΔCOD = COD_L- COD_P……………（公式③）

式中：

COD_L—進(jìn)水實(shí)際 COD 濃度 mg/L；

COD_P—二沉池 COD 排放指標(biāo) mg/L。

02 案例說明

某城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模 Q=20000m³/d，已建成穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)水 COD：100mg/L，進(jìn)水氨：50mg/L，進(jìn)水 TP：2mg/L，二沉池出水 COD≤10mg/L，氨氮 N 排放標(biāo)準(zhǔn)≤10mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式②計(jì)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)

則每日需外加 COD 量：

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

若選用乙酸為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.07kgCOD/kg 乙酸， 乙酸投加量為：14200/1.07=13271 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.5kgCOD/kg 甲醇， 甲醇投加量為：14200/1.5=9466.7 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉， 乙酸鈉投加量為：14200/0.78=18205 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖， 葡萄糖投加量為：14200/1.06=13396 kg/d。

二、如何計(jì)算脫氮系統(tǒng)碳源投加量？

在硝化反硝化脫氮系統(tǒng)中，因內(nèi)回流攜帶 DO 的影響，實(shí)際中外加碳源投加量和理論值相差較大，運(yùn)營(yíng)中常按照經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算，脫氮系統(tǒng)的 C/N=4~6 為經(jīng)驗(yàn)值，多采用中間值計(jì)算或者通過對(duì)化驗(yàn)出水 TN 來調(diào)整投加量！

01 脫氮系統(tǒng)外加碳源投加量統(tǒng)一的計(jì)算式為：

C_m=5 ΔN……………（公式④）

式中：

C_m—外部碳源投加量（以 COD 計(jì)）mg/L；

5 — 反硝化 1kgNO-3-N 需投加外部碳源(以 COD 計(jì))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計(jì)算：

ΔN=Ne-N_p……………（公式⑤）

式中：

N_e— 二沉池出水實(shí)際 TN 濃度 mg/L；

N_P— 二沉池 TN 排放標(biāo)準(zhǔn) mg/L。

02 案例說明

某城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模 Q=20000m³/d，已建成穩(wěn)定運(yùn)行，二沉池出水排放標(biāo)準(zhǔn)總NP≤15mg/L，氨氮≤5mg/L，運(yùn)行數(shù)據(jù)表明氨氮已達(dá)標(biāo)，而出水總氮 Ne 超標(biāo)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析 Ne=20 mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式⑤計(jì)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)

則每日需外加 COD 量：

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

若選用乙酸為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.07kgCOD/kg 乙酸， 乙酸投加量為：500/1.07=466 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.5kgCOD/kg 甲醇， 甲醇投加量為：500/1.5=332 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉， 乙酸鈉投加量為：500/0.78=640 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖， 葡萄糖投加量為：500/1.06=470 kg/d。

三、如何計(jì)算除磷系統(tǒng)碳源投加量？

聚磷菌在厭氧階段釋磷所產(chǎn)生的能量，主要用于其吸收低分子有機(jī)基質(zhì)以作為厭氧條件下生存的基礎(chǔ)。因此進(jìn)水中是否含有足夠的有機(jī)質(zhì)，是關(guān)系到聚磷菌能否在厭氧條件下順利生存的重要因素。一般認(rèn)為，進(jìn)水中 COD/TP 要大于15，即可保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)， 從而獲得理想的除磷效果。

01 除磷系統(tǒng)外部碳源投加量統(tǒng)一的計(jì)算式為：

C_m=15 ΔP - ΔCOD=5……………（公式⑥）

式中：

C_m—外部碳源投加量（以 COD 計(jì)）mg/L；

15—C/P 比值常數(shù)；

ΔP—需要外部碳源去除的 TP 量，mg/L；

ΔCOD—進(jìn)出水的碳源差值（以 COD 計(jì)）mg/L。

需用外部碳源去除 TP 量的計(jì)算式為：

ΔP=P_L- P_P……………（公式⑦）

式中：

P_L— 進(jìn)水 TP 濃度 mg/L；

P_P— 二沉池 TP 排放標(biāo)準(zhǔn) mg/L；

進(jìn)出水的碳源差值的計(jì)算式為：

ΔCOD = COD_L- COD_P……………（公式⑧）

式中：

COD_L—進(jìn)水實(shí)際 COD 濃度 mg/L；

COD_P—二沉池 COD 排放指標(biāo) mg/L。

02 案例說明

某城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模 Q=20000m3/d，已建成穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)水 COD：100mg/L，進(jìn)水 TP：10.5mg/L，二沉池出水 COD≤10mg/L，TP 排放標(biāo)準(zhǔn)≤0.5mg/L，求外加碳源量。

解：

按公式⑦計(jì)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)

則每日需外加 COD 量：

Cd= Q?Cm=20000×60×10-3=1200(kgCOD/d)

若選用乙酸為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為1.07kgCOD/kg 乙酸， 乙酸量為：1200/1.07=1120 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.5kgCOD/kg 甲醇， 甲醇量為：1200/1.5=800 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉， 乙酸鈉量為：1200/0.78=1538 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源，其 COD 當(dāng)量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖， 葡萄糖量為：1200/1.06=1132 kg/d。

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