一、常见液体碳源的投加量参考

1. 甲醇

• 特点：反硝化速率快，COD 当量为 1.5 mgCOD/mg 甲醇（即 1mg 甲醇≈1.5mg COD）。
• 理论投加量：
  • 每去除 1mg NO₃⁻-N 需消耗 2.86 mg COD（以甲醇计，对应甲醇投加量约 1.9 mg/L）。
  • 若目标 C/N 比为 5:1，当进水 TN 为 50 mg/L 且原水碳源不足（如原水 COD=100 mg/L，TN=50 mg/L，C/N=2:1），需补充甲醇：\(\text{补充甲醇量} = \frac{(5-2) \times 50 \times 1.5}{1.5} = 150 \, \text{mg/L（甲醇）}\)
• 实际范围：100~300 mg/L（市政污水），工业废水需根据水质调整。

2. 乙酸钠

• 特点：易被微生物利用，COD 当量为 0.78 mgCOD/mg 乙酸钠（以三水合乙酸钠计）。
• 理论投加量：
  • 每去除 1mg NO₃⁻-N 需消耗 3.2~3.5 mg COD（乙酸钠代谢效率略低于甲醇），对应乙酸钠投加量约 4.1~4.5 mg/L。
  • 若目标 C/N 比为 6:1，进水 TN=40 mg/L，原水 C/N=3:1，需补充乙酸钠：\(\text{补充乙酸钠量} = \frac{(6-3) \times 40 \times 1}{0.78} \approx 153.8 \, \text{mg/L（乙酸钠）}\)
• 实际范围：150~400 mg/L（低温或高负荷场景投加量偏高）。

3. 葡萄糖

• 特点：微生物利用率高，但易引发污泥膨胀，COD 当量为 1.06 mgCOD/mg 葡萄糖。
• 理论投加量：
  • 每去除 1mg NO₃⁻-N 需消耗 4~5 mg COD（考虑污泥增殖消耗），对应葡萄糖投加量约 3.8~5 mg/L。
• 实际范围：200~500 mg/L（需严格控制污泥浓度和溶解氧）。

4. 复合碳源（多元醇 + 有机酸）

• 特点：兼具快速与慢速释碳能力，COD 当量需根据产品配方确定（通常为 1.2~1.8 mgCOD/mg 复合碳源）。
• 理论投加量：
  • 按平均 COD 当量 1.5 计算，每去除 1mg NO₃⁻-N 需消耗 3~4 mg COD，对应复合碳源投加量约 2~2.7 mg/L。
• 实际范围：120~300 mg/L（适用于水质波动大的系统，投加量可减少 10%~20%）。

二、影响投加量的关键因素

1. 碳氮比（C/N）需求

• 反硝化理想 C/N 比：以 NO₃⁻-N 计为 4~6:1，以总氮（TN）计需提高至 5~7:1（考虑部分氮为有机氮或 NH₃-N）。
• 案例：若进水 TN=60 mg/L（其中 NO₃⁻-N=40 mg/L，NH₃-N=20 mg/L），需先通过硝化作用将 NH₃-N 转化为 NO₃⁻-N，实际反硝化所需 C/N 比需以总 TN 计，投加量相应增加。

2. 碳源的 COD 当量

• 不同碳源的 COD 当量差异显著（如甲醇 1.5 vs 乙酸钠 0.78），直接影响投加量计算。 例：若需补充 100 mg/L COD，需甲醇 66.7 mg/L，或乙酸钠 128.2 mg/L。

3. 水质特性

• BOD₅/COD 比值：若原水可生化性差（BOD₅/COD＜0.3），需增加碳源投加量以弥补微生物可利用碳不足。
• 毒性物质：工业废水中的重金属、硫化物等会抑制反硝化菌活性，需提高碳源投加量以增强微生物抗冲击能力。

4. 工艺类型与运行参数

• A/O 工艺：碳源需全部投加至缺氧池，投加量需满足反硝化需求。
• A²/O 工艺：部分碳源可能被厌氧池聚磷菌消耗，反硝化段投加量需额外增加 10%~20%。
• 污泥龄（SRT）：长污泥龄系统中微生物活性较低，需适当提高碳源投加量。

三、投加量确定的实操步骤

1. 理论计算初步范围

• 根据目标 C/N 比、进水 TN 浓度及碳源 COD 当量，计算基础投加量（公式见下表）：\(\text{碳源投加量（mg/L）} = \frac{(\text{目标C/N} - \text{实际C/N}) \times \text{进水TN浓度} \times \text{碳源COD当量}}{\text{碳源有效COD转化率}}\) （注：有效 COD 转化率一般取 80%~90%，新系统或微生物活性低时取低值）

2. 小试验证

• 步骤：
  1. 取缺氧池污泥混合液，加入不同浓度碳源（如 50、100、150 mg/L）。
  2. 曝气至 DO=0，密封搅拌 2~4 小时，监测 NO₃⁻-N 浓度变化。
  3. 计算单位碳源投加量对应的 NO₃⁻-N 去除率，确定最佳投加量。

3. 在线监测与动态调整

• 安装硝态氮在线检测仪和 COD 在线仪表，根据实时数据自动调节投加量：
  • 当 NO₃⁻-N＞设定值时，增加碳源投加量；
  • 当出水 COD 接近限值时，减少投加量。

四、典型案例参考

五、注意事项

1. 避免过量投加：
   • 碳源过剩会导致出水 COD 超标，增加好氧段负荷，甚至引发藻类繁殖。
2. 低温环境调整：
   • 水温＜15℃时，反硝化速率下降，投加量需提高 20%~30%（优先选择乙酸钠等低温适应性碳源）。
3. 污泥活性评估：
   • 定期检测污泥比反硝化速率（SNDPR），若活性低于 0.05 gNO₃⁻-N/(gMLSS・h)，需增加碳源或排泥。

总结

一、核心调整依据：水质关键指标

1. 碳氮比（C/N）

• 目标值：传统生物脱氮工艺（如 A/O、AA/O）中，一般需将污水的 C/N 控制在 4~6:1（以 BOD₅/N 计）。若碳源不足，反硝化速率会受抑制。
• 计算方法：\(\text{甲醇投加量（mg/L）} = \frac{(\text{目标C/N} - \text{实测C/N}) \times \text{TN浓度（mg/L）} \times \text{甲醇的BOD₅当量}}{1000}\)
  • 甲醇的 BOD₅当量约为 1.5（即 1mg 甲醇≈1.5mg BOD₅）。
  • 示例：若实测 TN=50mg/L，实测 C/N=3:1（以 BOD₅计），目标 C/N=5:1，则：\(\text{投加量} = \frac{(5-3) \times 50 \times 1.5}{1000} = 0.15 \, \text{mg/L} = 150 \, \text{g/m³}\)

2. 硝态氮（NO₃⁻-N）浓度

• 在反硝化阶段，甲醇投加量与硝态氮的去除量直接相关。理论上，去除 1mg NO₃⁻-N 需消耗约 2.86mg 甲醇（以 COD 计）。
• 实际投加量需在此基础上增加 20%~30% 的安全系数，以应对微生物代谢损耗和水质波动。

3. COD/BOD₅浓度及可生化性

• 若原水 COD/BOD₅比值低（如＜0.3），说明可生化性差，需额外投加甲醇补充易降解碳源。
• 投加量需通过小试确定，一般初始投加量可按 BOD₅缺失量的 1.5 倍（以甲醇计）估算。

二、动态调整方法与操作步骤

1. 实时监测与小试验证

• 在线监测：连续监测进水 TN、NO₃⁻-N、COD/BOD₅浓度，结合出水水质（如 TN、COD 达标情况）调整投加量。
• 实验室小试：
  1. 取曝气池混合液，加入不同浓度甲醇（如 50、100、150mg/L），密封后曝气 2~4 小时。
  2. 检测反应后 NO₃⁻-N 浓度，计算去除率，确定最佳投加量（以去除率＞90% 时的最小剂量为基准）。

2. 分阶段控制策略

• 启动阶段： 初期投加量可按 理论计算值的 1.2~1.5 倍 投加，快速培养反硝化菌群，同时监测 DO（溶解氧＜0.5mg/L）和 pH（维持 7.0~8.0）。
• 稳定运行阶段： 根据每日水质数据动态调整，例如：
  • 若进水 TN 突然升高 10mg/L，按 每毫克 TN 补充 2.86mg 甲醇（COD 计） 追加投加量。
  • 若出水 NO₃⁻-N＞5mg/L，说明碳源不足，需增加投加量 5%~10%。
• 冲击负荷应对： 当水质波动（如重金属、有毒物质冲击）导致微生物活性下降时，可临时将投加量提高 30%~50%，同时缩短泥龄、增加回流比。

3. 微生物活性评估

• 通过 污泥负荷（F/M） 和 比反硝化速率（SDR） 判断：
  • 若 F/M＜0.1kgBOD₅/(kgMLSS・d)，说明碳源不足，需提高投加量。
  • 若 SDR＜5mgNO₃⁻-N/(gMLSS・h)，可能是甲醇投加不足或菌群老化，需结合镜检（观察微生物形态）调整。

三、注意事项与优化建议

1. 避免过量投加

• 过量甲醇会导致：
  • 出水 COD 超标（尤其在好氧段未充分降解时）。
  • 污泥膨胀风险（低 F/M 条件下易滋生丝状菌）。
• 建议通过 在线 COD 仪表 实时监控出水 COD，将其控制在排放标准的 80% 以内。

2. pH 与碱度平衡

• 反硝化过程会产生碱度（每去除 1mg NO₃⁻-N 生成 3.57mg 碱度，以 CaCO₃计），若原水 pH＞8.5，需减少甲醇投加量，避免 pH 过高抑制微生物活性。

3. 投加点与混合效果

• 甲醇需投加在 缺氧段首端，并确保与污水充分混合（混合时间＞30 分钟，流速＞0.1m/s），避免局部浓度过高导致污泥中毒。

4. 季节性调整

• 低温（＜15℃）时微生物代谢速率下降，投加量需提高 10%~20%；高温（＞30℃）时需警惕污泥老化，可适当降低投加量并增加排泥。

四、案例参考

• 理论计算：需补充 BOD₅=40×(5-2)=120mg/L，对应甲醇投加量 = 120/1.5=80mg/L。
• 实际运行：初期投加 80mg/L，出水 TN=8mg/L（去除率 80%）；若冬季水温＜10℃，投加量增至 90~100mg/L 以维持效率。

总结