一、碳源介紹

目前市麵上常用的碳源：甲醇、乙酸、乙酸鈉、麵粉、葡萄糖、生物質碳源及(ji)汙泥水解上清(qing)液等。在使用過程中，需要根據實(shi)際工程情況選擇合適的碳源。現(xian)對各(ge)種常用的碳源進行對比，分(fen)析各(ge)種碳源的優缺(que)點：

1、甲醇

甲醇作為外碳源具有運行費用低和汙泥產量小(xiao)的優勢，在甲醇碳源不足(zu)時，存(cun)在亞(ya)硝酸鹽積累的現(xian)象。以甲醇為碳源時的反硝化速率比以葡萄糖為碳源時快3倍，其最(zui)佳碳氮比（COD：氨氮）為 2.8～3.2 。

但甲醇作為外加碳源時，有以下3點問題需關注：

① 甲醇易燃，為甲類危(wei)化品，儲存(cun)和使用均有嚴格要求。特別(bie)是其儲存(cun)需報當地(di)公安部門備案審批，手續繁瑣。

② 微(wei)生物對甲醇的響應時間較慢，甲醇並不能被(bei)所有微(wei)生物利用，當甲醇用於汙水處理廠(chang)應急(ji)投加碳源時效果不佳；

③ 甲醇具有一定(ding)的毒害作用，將甲醇作為長期碳源，對尾水的排放(fang)也(ye)會造(zao)成一定(ding)的影響。

2、乙酸鈉

乙酸鈉的優點在於它能立(li)即響應反硝化過程，可作為水廠(chang)應急(ji)處置時使用。

乙酸鈉由於是小(xiao)分(fen)子有機酸鹽的原(yuan)因，反硝化菌易於利用，脫(tuo)氮效果是最(zui)好的。通過實(shi)驗發現(xian)，碳氮比在4.6時，可以達到穩定(ding)的脫(tuo)氮效果，而且它的水解物為小(xiao)分(fen)子有機物，能容易被(bei)微(wei)生物降(jiang)解，反硝化響應時間快，而且無毒，能作為應急(ji)碳源。但是，它價格較貴，產泥率高，對汙水廠(chang)的汙泥處置會帶來(lai)了一定(ding)的壓力。

使用乙酸鈉要考(kao)慮以下3點：

① 乙酸鈉多為20%、25%、30%的液體，由於當量COD低，運輸費用高，不能遠距離運輸。

② 產泥量大，汙泥處理費用增加；

③ 價格較為昂貴，汙水處理廠(chang)大規模投加乙酸鈉幾(ji)乎不可能。

3、乙酸

乙酸作為碳源，與乙酸鈉類同。但作為工業化產品，用做(zuo)碳源確實(shi)浪(lang)費。

但其弊端有四(si)點：

①乙酸為乙類危(wei)化品，也(ye)是揮發性(xing)酸，是大氣汙染VOC的重(zhong)要組成部分(fen)，環保部門監管多，儲存(cun)條件要求高。

②多數汙水處理廠(chang)遠離乙酸廠(chang)，運輸費用高，不能遠距離運輸。

③乙酸代謝後(hou)的氫離子有降(jiang)低出水pH的可能。

④ 乙酸價格市場變(bian)化大，高價時做(zuo)碳源價格昂貴，將乙酸應用於汙水處理廠(chang)的大規模投加幾(ji)乎不可能。

4、糖類

糖類外加碳源中，以麵粉、蔗糖、葡萄糖為主，由於葡萄糖是最(zui)簡(jian)單的糖，所以目前研究比較多。當碳源充足(zu)時，以葡萄糖為碳源的最(zui)佳碳氮比較甲醇為碳源時高得多，為 6∶1～7∶1。碳源對硝氮的比還原(yuan)速率幾(ji)乎沒(mei)有影響，但是對亞(ya)硝氮的比積累速率影響較大，在研究中發現(xian)隻(zhi)有葡萄糖作為外加碳源時對亞(ya)硝氮的比累積速率沒(mei)有影響。

以葡萄糖為代表的糖類物質作為外加碳源使得脫(tuo)氮效果良好，可是，糖類作為多分(fen)子化合物，容易引起(qi)細菌的大量繁殖，導致汙泥膨脹，增加出水中COD的值，影響出水水質，同時，與醇類碳源相比，糖類物質更(geng)容易產生亞(ya)硝態(tai)氮積累的現(xian)象。

但其弊端有二點：

①需要現(xian)場配置成溶液，勞動強度大，投加精準性(xing)差，大型(xing)汙水處理廠(chang)無法使用。

②工業葡萄糖含雜(za)質多，食品葡萄糖價格貴。

5、生物質碳源

隨著汙水脫(tuo)氮要求的提高，新興起(qi)專(zhuan)業生產碳源的企(qi)業，他們通過生物工程原(yuan)理，對一些糖類、農產品廢(fei)料等進行發酵，生產無毒無害的生物製品，主要組分(fen)是小(xiao)分(fen)子有機酸、醇類、糖類。其較單一的化學品更(geng)容易被(bei)微(wei)生物利用，其使用成本(ben)比單一化學品便宜(yi)，具備極高的性(xing)價比。

但其弊端：

①產品的穩定(ding)性(xing)待(dai)提高，使用前需對每批次產品當量COD進行檢測。

6、汙泥水解上清(qing)液

生物轉(zhuan)化揮發酸VFA 來(lai)源於汙泥水解的上清(qing)液，由於水解所產生的 VFA 擁(yong)有很高的反硝化速率，碳源可以直接由汙水廠(chang)內部提供(gong)，在汙泥減容的同時還減少了碳源運輸方麵的問題，所以它是目前比較有優勢的碳源。

對於汙泥水解利用做(zuo)外碳源的研究，目前不同的結論有很多，但總體認為它作為反硝化脫(tuo)氮係統的碳源是一種很有價值的方法。可是，對於不同的汙泥，不同的水解條件，所產生的VFA 的組分(fen)有較大的差別(bie)，而由於組分(fen)不同，又能引起(qi)反硝化速率的不同（這也(ye)是為何很多研究不一致的原(yuan)因），所以，如何將汙泥水解的產物VFA統一化研究應用，還是一個比較大的難(nan)題。

除此以外，若(ruo)直接將水解汙泥作為外碳源，還要考(kao)慮到汙泥水解過程中氮磷的釋(shi)放(fang)問題，這部分(fen)氮磷若(ruo)以碳源的形式(shi)投加到汙水中，勢必會增加汙水處理廠(chang)的氮磷負荷，如何解決這個問題，是利用汙泥水解液的另一大難(nan)題

二、碳源的選擇

目前，有的市政(zheng)汙水處理廠(chang)碳源投加費用居高，有的高達0.2-1.0元/噸，為降(jiang)低汙水處理的運行費用，必須選擇性(xing)價比高的碳源。

1、以當量COD的單價來(lai)衡量碳源的價格

因各(ge)類碳源的組成成分(fen)不同，環保上通常以當量COD計算，一般采用萬COD當量的計算方式(shi)，比如甲醇的當量COD為150萬，即1噸的甲醇相當於1500公斤的COD當量，再換算成萬COD當量的單價：

備注：

（1）以上單價僅供(gong)參考(kao)，因工業產品價格變(bian)動大，計算時以實(shi)際采購為準；

（2）因甲醇是危(wei)化品，公安部門嚴禁在汙水處理廠(chang)儲存(cun)；

（3）葡萄糖因容易造(zao)成汙泥膨脹，出水COD升高，較少使用；

通過上表，發現(xian)乙酸鈉的當量COD單價確實(shi)昂貴，這個也(ye)是目前汙水處理廠(chang)碳源投加成本(ben)高的原(yuan)因；甲醇是最(zui)具性(xing)價比的碳源，但當冬(dong)天來(lai)臨(lin)采暖(nuan)用甲醇時，甲醇的單價也(ye)可能上升到4500元/噸，如乙酸，有的時候(hou)出廠(chang)價高達4500元/噸。

2、碳源投加量的確定(ding)

各(ge)類碳源投加量都有一個相應的範圍，以下為經驗數據，可以通過實(shi)際情況確定(ding)碳源的投加量，但要在實(shi)際運行中要兼(jian)顧到亞(ya)硝態(tai)氮的累積和產泥率：

（1）甲醇：在甲醇投加量不足(zu)的情況下，會出現(xian)亞(ya)硝態(tai)氮的累積，理想的COD/N為4.3～4.7。有文獻提到，甲醇為碳源時理想的COD/N為4.3～10.6。從(cong)實(shi)驗結果發現(xian)，甲醇為碳源時，理想的投加量碳氮比大於5時，反硝化才(cai)能進行完全(quan)，硝態(tai)氮去(qu)除率可達95%，產泥率在0.35左右。

（2）乙酸鈉：根據文獻，在汙水中加入(ru)乙酸鈉作為碳源，碳氮比在4.6時，可以達到穩定(ding)的脫(tuo)氮效果，而且它的水解物為小(xiao)分(fen)子有機物，能容易被(bei)微(wei)生物降(jiang)解，反硝化響應時間快，而且無毒，能作為應急(ji)碳源。但是，它價格較貴，產泥率高，對汙水廠(chang)的汙泥處置會帶來(lai)了一定(ding)的壓力。

（3）工業葡萄糖：閻寧經過實(shi)驗發現(xian)，工業葡萄糖的理想碳氮比在6.4～7.5，比甲醇大得多，而且它是多分(fen)子有機物，不易被(bei)微(wei)生物所利用，容易導致出水中COD的上升，同時與甲醇、酒精相比，葡萄糖更(geng)易出現(xian)亞(ya)硝態(tai)氮的累積，因此，不建(jian)議大量使用葡萄糖作為碳源。

3、碳源的選擇

在理論上，各(ge)類碳源都能保證出水總氮達到排放(fang)標(biao)準，但要考(kao)慮多個因素：

（1）碳源投加的成本(ben)

投加成本(ben)是碳源的當量COD價格+投加量的綜(zong)合算法，需要理論計算加實(shi)際運行的投加量確定(ding)；

（2）碳源產泥率

投加碳源，必定(ding)會增加汙泥的產量，而汙泥處理成本(ben)很高，這個是選擇碳源必須考(kao)慮到的重(zhong)要一項。

（3）保證汙水運行的穩定(ding)性(xing)

投加碳源目的是為了脫(tuo)氮，因此在選擇碳源的時候(hou)，要兼(jian)顧汙水處理廠(chang)的運行穩定(ding)，如盡(jin)可能的避免汙泥膨脹、出水COD升高、亞(ya)硝基(ji)氮累積等。

根據以上，碳源的選擇，不是單純(chun)的經濟(ji)帳，而是與穩定(ding)運行實(shi)際相緊密結合的。科學的選擇碳源，才(cai)能有效的降(jiang)低汙水處理廠(chang)的運行成本(ben)和汙水處理廠(chang)的穩定(ding)運行。

三、結論

當前，國(guo)內絕(jue)大多數的市政(zheng)汙水處理廠(chang)麵臨(lin)著必須投加碳源和碳源成本(ben)高的現(xian)實(shi)，如何做(zuo)到減少碳源投加和降(jiang)低碳源成本(ben)，是汙水處理行業麵臨(lin)著的共同問題，通過近幾(ji)年碳源的使用實(shi)際使用情況，提出如下的建(jian)議：

（1）重(zhong)塑厭氧池和缺(que)氧池流態(tai)，促進池容近100%的利用，避免短流，提高混(hun)合效率和碳源利用率，盡(jin)量減少碳源投加或(huo)者不投加。

（2）新設計的汙水處理廠(chang)可選用多級AO工藝，充分(fen)考(kao)慮堿(jian)度在汙水處理中的重(zhong)要作用，減少汙泥內回流，達到更(geng)好的脫(tuo)氮效果。

（3）碳源選擇與投加，需要綜(zong)合考(kao)慮各(ge)種因素，除碳氮比這個參數外，重(zhong)點要考(kao)慮水的流態(tai)、堿(jian)度和水溫這3方麵的影響。

（4）根據目前的發展趨勢，碳源的綜(zong)合成本(ben)將成為汙水處理廠(chang)首選，新興的生物質碳源是綜(zong)合碳源，利於生物降(jiang)解，將逐漸占(zhan)據主導地(di)位，可以通過小(xiao)規模的試用，避免走彎路。

（5）目前碳源的選擇種類很多，也(ye)有外資品牌來(lai)搶占(zhan)碳源的市場，在保證不產生二次汙染的情況下，選擇性(xing)價比最(zui)高的碳源作為首選碳源，乙酸鈉可以作為應急(ji)碳源儲備做(zuo)應急(ji)使用。