外部碳源根據(jù)其來源可分為兩大類：包括甲醇、乙酸、糖類等有機(jī)物的傳統(tǒng)碳源；工業(yè)廢水、垃圾滲濾液等有機(jī)污水碳源。不同有機(jī)物在生化系統(tǒng)中具有不同的代謝途徑，導(dǎo)致相應(yīng)的利用效率具有差異性，碳源來源和經(jīng)濟(jì)性也是篩選中重點(diǎn)考慮的因素。有機(jī)污水碳源的利用具有地域性和項(xiàng)目特殊性，因此一般市政污水處理廠多選擇甲醇、乙酸/乙酸鈉或葡萄糖。利用北方4個(gè)不同市政污水處理廠的活性污泥進(jìn)行反硝化速率試驗(yàn)，評價(jià)不同污水處理廠污泥對碳源的利用效率，見表2。結(jié)果表明，4個(gè)不同污水處理廠的活性污泥對不同的碳源表現(xiàn)出不同的反硝化速率，并且具有較大差異，但外加乙酸鈉的反硝化效果均是最佳，葡萄糖和甲醇的反硝化效果則視不同污泥來源而異。夏瓊瓊等的研究也表明乙酸作為反硝化碳源的反應(yīng)速率高于甲醇、葡萄糖和乙醇，但也有研究表明甲醇作為碳源的反硝化速率和脫氮效果要好于乙酸鈉。因此，在進(jìn)行碳源選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目采用上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，最終結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益綜合篩選最優(yōu)碳源。
針對補(bǔ)充外部碳源的二級生化處理脫氮，大部分污水處理廠采用在缺氧池投加的方式。投加量的精準(zhǔn)控制是節(jié)省成本的重要方向。碳源精確投加系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電氣柜就地控制、遠(yuǎn)程點(diǎn)動控制和遠(yuǎn)程自動控制，具有碳源自動化投加和專家?guī)焱都拥然旌贤都幽Ｊ?，以流量為前饋、水質(zhì)儀表參數(shù)為反饋的控制模型進(jìn)行控制。在北京某市政污水處理廠（AAO工藝，規(guī)模3萬m³/d），采用并聯(lián)運(yùn)行的兩組生化池，分別用碳源精確投加系統(tǒng)和人工調(diào)節(jié)操作控制碳源投加，對比TN的處理效果。如圖5所示，進(jìn)水TN濃度波動較大（23.5~57.6 mg/L），由碳源精確投加系統(tǒng)控制碳源投加量的生化池出水TN全部達(dá)標(biāo)（＜15 mg/L），且波動范圍與人工投加系列相比較為平穩(wěn)。由于碳源精確投加系統(tǒng)可根據(jù)處理水量及NO-3-N反饋濃度，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)外加碳源投加量，并在硝酸鹽濃度低于一定值時(shí)，停止外加碳源的投加，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，采用碳源精確投加系統(tǒng)的碳源投加量較人工投加量降低32.1%。因此碳源投加的精確化控制對于保證出水TN濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)并降低投加量具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果。
市政污水普遍存在的低碳源特性使得污水處理廠強(qiáng)化脫氮除磷的難度增加。試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，可以通過原水碳源高效利用和外部碳源篩選及精確投加等兩大類技術(shù)手段加以解決。在不大幅實(shí)施改造與增加投資的前提下，可對傳統(tǒng)AAO工藝進(jìn)行改進(jìn)，采取增加預(yù)缺氧段，實(shí)施分段進(jìn)水并優(yōu)化控制進(jìn)水比例，控制好氧池出水DO等措施，在生物脫氮除磷對碳源需求的矛盾中找到最佳平衡點(diǎn)，提高原水碳源利用效率。