為什么污水中要投加碳源？一切能滿足微生物生長(zhǎng)繁殖所需碳元素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物,稱為碳源。微生物細(xì)胞含碳量約占干重的50%,故除水分外,碳源是需要量最大的營(yíng)養(yǎng)物,又稱大量營(yíng)養(yǎng)物。若把所有微生物當(dāng)作一整體來(lái)考察,其可利用的碳源范圍即碳源譜是極其廣泛的。微生物的碳源譜雖廣,但異養(yǎng)微生物在元素水平上的最適碳源是“C·H·O”型。具體地說(shuō),“C·H·O”型中的糖類是最廣泛利用的碳源,其次是有機(jī)酸類、醇類和脂類等。
碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)變化,成為微生物自身的細(xì)胞物質(zhì) (如糖類、脂類、蛋白質(zhì)等) 和代謝產(chǎn)物。同時(shí),大部分碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過(guò)程中還能為機(jī)體提供維持生命活動(dòng)所需的能源。因此,碳源物質(zhì)通常也是能源物質(zhì)。
國(guó)內(nèi)污水廠進(jìn)水COD值、BOD值普遍偏低，反硝化過(guò)程中常需要添加碳源，外加碳源是C/N較低(COD/總氮)的污水生化處理中必不可少的過(guò)程，碳源含量會(huì)制約著異養(yǎng)反硝化去除總氮的效率和作用。脫氮除磷技術(shù)的關(guān)鍵自然少不了碳源！
污水處理廠常用的外加碳源有甲醇、乙酸鈉和葡萄糖等。甲醇由于其分子小易被微生物代謝，反硝化速率高是非常理想的碳源，但是因其高毒性、易燃易爆、運(yùn)輸安全及成本等問(wèn)題限制了其廣泛應(yīng)用。醋酸鈉作為碳源，反硝化速率較快，目前市場(chǎng)使用最為廣泛，但成本高仍是其限制條件。葡萄糖作為碳源，反硝化速率相對(duì)乙酸鈉和甲醇較慢，但其COD有效值高，仍作為重要的碳源在普遍使用，其處理成本比乙酸鈉略低。參考用量如下：1kg葡萄糖對(duì)應(yīng)1.1kg的COD,而1kg醋酸鈉則只有0.5左右的COD,假如C/N值較低推薦使用葡萄糖碳源為好。
影響工業(yè)葡萄糖使用效果的因素：1、溫度：溫度是影響工業(yè)葡萄糖使用的重要因素。生化處置的溫度規(guī)模在10～40，較好溫度在20～30。任何微生物只能在必定溫度規(guī)模內(nèi)生計(jì)，在適合的溫度規(guī)模內(nèi)可很多成長(zhǎng)繁衍。2、PH值：微生物的生命活動(dòng)、物質(zhì)代謝與pH值密切相關(guān)。大多數(shù)細(xì)菌、原生動(dòng)物的最適pH值為6.5～7.5，在此環(huán)境中成長(zhǎng)繁衍更為適合，它們對(duì)PH值的習(xí)慣規(guī)模在4～10。
碳源投加量( mg /L) = ( 4 - CBOD5 /Cn) × Cn/η
以葡萄糖為碳源，C6H12O6：NO3 -N 大約為7左右，以葡萄糖為碳源的最佳碳氮比較甲醇高。實(shí)際應(yīng)用中，若利用反硝化處理廢水中有機(jī)物，則碳氮值可略高于最佳碳氮比，以便充分利用硝酸鹽并同時(shí)去除更多的有機(jī)物，反之，若以脫氮(控制總氮)為主要目的，則碳氮比應(yīng)略低于最佳碳氮比，這樣既能保證較高的除碳率，同時(shí)也能達(dá)到較好的除氮效果。
為什么要用葡萄糖取代醋酸鈉作為碳源？以投加乙酸鈉，C/N按4.125計(jì)，1000mg乙酸鈉相當(dāng)于520mgBOD5。乙酸鈉用乙酸鈣與純堿制備或用醋酸與燒堿制備；乙酸用發(fā)酵法或人工合成法制備，原料為糧食或乙炔或木材或甲醇。因此可想而知乙酸鈉作為反硝化碳源是不經(jīng)濟(jì)的。實(shí)驗(yàn)用可以考慮，工程上最好不要乙酸鈉為結(jié)晶體，其極易吸水，很容易受潮結(jié)塊，同時(shí)產(chǎn)生的酸味很大，影響操作環(huán)境。
實(shí)際上來(lái)說(shuō)只要CN比為2.86時(shí)，就可以完全脫氮，如果在加上微生物自身生長(zhǎng)，CN比為3.70時(shí)可以完全脫氮，但是理論終究是理論，并沒(méi)有考慮內(nèi)回流所攜帶的氧氣。正常情況下，反硝化菌只有在消耗完內(nèi)回流攜帶的氧氣之后才進(jìn)行反硝化，所有，這一部分的氧氣也是消耗了碳源，根據(jù)筆者多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)及與其他污師交流，一般AO脫氮工藝的CN比控制在4-6之間！