很多污水廠運(yùn)行管理人員都會(huì)清楚的了解到，在污水廠里現(xiàn)在越來(lái)越多的時(shí)間會(huì)提到碳源的問(wèn)題了，那么碳源是什么?為什么現(xiàn)在需要再污水廠里進(jìn)行碳源的討論?這一期就來(lái)討論下污水廠里的碳源。
絕大多數(shù)市政的污水廠基本都是以活性污泥法中的微生物為處理污水的核心的處理方式，在這種處理方式下，微生物本身的生長(zhǎng)需求也就成了采用活性污泥法的污水廠首要解決的問(wèn)題。微生物本身也是有機(jī)生命體，不過(guò)是體態(tài)及其微小，肉眼無(wú)法直接看到而已。但是從這些微生物的生命的延續(xù)的本質(zhì)上，和地球上的人類等大型生命體是沒(méi)有區(qū)別的。它們也是需要食物來(lái)維持自身的生長(zhǎng)，它們的食物和我們大型生物體的食物成分是一樣的，都是來(lái)組成自身生命生長(zhǎng)需要的有機(jī)物。但是它們的食物和我們的大型生物體的食物也有不同，它們需要更直接，更細(xì)微的食物來(lái)滿足自身微小的個(gè)體的特殊需求。而溶于水中的有機(jī)物就是它們的食物，特別是我們?nèi)祟惿钪信欧诺奈鬯械挠袡C(jī)污染物是它們最佳的食物。而污水廠里活性污泥中的微生物正是大量吞食污水中的有機(jī)污染物才得以生存，生長(zhǎng)，繁殖。而所謂的有機(jī)物其實(shí)就是地球上含碳的化合物，正是這些含有各種各樣復(fù)雜的碳鏈的化合物，才組成了地球上豐富多彩的有機(jī)體世界。而微生物所需要的有機(jī)物，在污水廠里，我們也可以簡(jiǎn)單的稱為碳源。
但是對(duì)于微生物來(lái)說(shuō)，并不是所有的污水中的有機(jī)污染物都是適合它們生存所需的，特別是它們的生命體的組成是對(duì)有機(jī)物和氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)要有一個(gè)比例關(guān)系的。從污水去除有機(jī)污染物的微生物需要氮和磷來(lái)生長(zhǎng)和繁殖。微生物需要氮來(lái)形成蛋白質(zhì)，細(xì)胞壁成分和核酸;需要磷來(lái)維持生長(zhǎng)所需的能量。科學(xué)家對(duì)這些微生物所需要的這些碳源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例用一個(gè)分子式來(lái)表示，那就是C5H7NO2P0.074。在采用好氧活性污泥法處理污水時(shí)，通常要求水中BOD：N：P的比例對(duì)于應(yīng)該約為100：5：1，這樣的比例才能滿足活性污泥中的微生物的正常生長(zhǎng)。
污水廠的管理的核心在于對(duì)污水廠內(nèi)的微生物的管理，為這些微生物提供充足的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境是每個(gè)污水廠運(yùn)行管理人員需要認(rèn)真進(jìn)行的工作。但是由于飲食習(xí)慣的地區(qū)差異，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)廢水排放，處理水量的大小等等因素，實(shí)際進(jìn)入污水廠的污水水質(zhì)中的C:N:P的營(yíng)養(yǎng)比例并不是按照微生物生長(zhǎng)所需的100：5：1的，正是由于進(jìn)水水質(zhì)中的比例失衡，才造成了污水廠運(yùn)行人員對(duì)碳源甚至營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的探討。在一些工藝調(diào)整人員看來(lái)，人工投加的碳源以甲醇，乙酸，葡萄糖，乙酸鈉,面粉等簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，便于微生物吸收利用，有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖。因此污水廠內(nèi)碳源的補(bǔ)充是萬(wàn)能的解藥，對(duì)于任何工藝問(wèn)題都要進(jìn)行碳源的補(bǔ)充，那么碳源真的是萬(wàn)能的么?今天就來(lái)探討下污水廠需要碳源的補(bǔ)充的一些情況。
一、污水廠的活性污泥培養(yǎng)馴化階段。
作為一個(gè)污水廠在初期投產(chǎn)階段，由于建設(shè)的生物池內(nèi)沒(méi)有微生物，需要進(jìn)行微生物的培養(yǎng)聚集和馴化，在這個(gè)階段微生物的生長(zhǎng)過(guò)程屬于對(duì)數(shù)增殖期，這個(gè)階段的微生物需要大量的碳源來(lái)維持自身快速生長(zhǎng)。這個(gè)階段正常的城市生活污水中的有機(jī)污染物作為碳源就不能滿足微生物的生長(zhǎng)需求。同時(shí)由于生活污水中的碳源是復(fù)雜的有機(jī)物，往往不能被初期生長(zhǎng)的微生物吸收利用。這個(gè)階段為了快速的培養(yǎng)活性污泥，一般會(huì)采用投加外界碳源的方式來(lái)加快微生物的生長(zhǎng)繁殖。
這是由于外加碳源一般是甲醇，乙酸，葡萄糖等易被利用的有機(jī)物，便于微生物吸收，從而加快微生物的生長(zhǎng)繁殖。在這個(gè)階段的碳源投加主要是為了加快微生物的培養(yǎng)。對(duì)于一些營(yíng)養(yǎng)比例穩(wěn)定的城市生活污水來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有外加碳源的情況下，微生物也可以培養(yǎng)出來(lái)的，不過(guò)是時(shí)間的快慢問(wèn)題。因此在培養(yǎng)階段，要注意分析進(jìn)水水質(zhì)的情況，再根據(jù)廠內(nèi)自身的經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行選擇碳源的投加，這種碳源的投加一般隨著微生物的培養(yǎng)成熟，污水穩(wěn)定進(jìn)入廠內(nèi)就會(huì)逐步減少乃至停止。
二、污水廠的進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)不均衡。
在很多污水廠，特別是收納范圍小，收集人口少，或者是工業(yè)廢水廠內(nèi)，污水的碳源營(yíng)養(yǎng)組成比例和我們通常認(rèn)為的100：5：1是不吻合的。有些是進(jìn)水水質(zhì)受雨污合流，地下水滲流等原因，導(dǎo)致水中的有機(jī)污染物質(zhì)極少，碳源極少，但是氮和磷的含量較高，這樣的水質(zhì)為了處理氮磷達(dá)標(biāo)，需要在生物池內(nèi)保持一定的活性污泥中的微生物數(shù)量，對(duì)氮和磷進(jìn)行降解，這就產(chǎn)生了較低的有機(jī)負(fù)荷-食微比F/M非常低，極低的食微比F/M會(huì)造成活性污泥老化解體，如下圖所示，造成出水水質(zhì)超標(biāo)。因此在這樣的進(jìn)水環(huán)境下，需要對(duì)微生物進(jìn)行碳源的補(bǔ)充，來(lái)維持微生物的較高的活性，這時(shí)就需要進(jìn)行碳源的補(bǔ)充。
長(zhǎng)期進(jìn)水水質(zhì)較低，或者進(jìn)水比例不合適進(jìn)行的碳源投加往往成為污水廠極大的運(yùn)行成本，很多污水廠經(jīng)常認(rèn)為投加一定時(shí)間，微生物生長(zhǎng)起來(lái)以后，就可以減少甚至不加，但是由于微生物適應(yīng)了投加碳源的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，一旦停止下來(lái)，微生物沒(méi)有充足的碳源來(lái)維持自身生長(zhǎng)的需要，就又陷入老化解體的情況。因此對(duì)于進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)不均衡的污水廠，需要長(zhǎng)期投加碳源來(lái)維持工藝運(yùn)行。
三、生物脫氮的碳源補(bǔ)充。
但是在現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，前面兩種的碳源投加還不是引起大家共同討論的重點(diǎn)，而是生物脫氮的碳源投加才是現(xiàn)階段運(yùn)行中碳源投加的主要討論內(nèi)容。生物脫氮在公眾號(hào)前面的文章里都進(jìn)行了詳細(xì)的探討，在這里就不詳細(xì)展開(kāi)探討了。在生物池的缺氧環(huán)境下的反硝化過(guò)程中，需要一定比例的碳源來(lái)進(jìn)行脫氮過(guò)程。在一些地區(qū)由于飲食習(xí)慣的原因，污水中的碳源和氮的比例遠(yuǎn)高于100：5，有些地區(qū)甚至達(dá)到100：50的高比例，這么高的比例下，碳源是無(wú)法滿足生物脫氮的需求的，而多余出來(lái)的氮就會(huì)造成總氮的超標(biāo)。因此為了使出水總氮達(dá)標(biāo)，就需要進(jìn)行反硝化碳源的補(bǔ)充，促進(jìn)反硝化的進(jìn)行。
這種碳源的補(bǔ)充和第二類的營(yíng)養(yǎng)不足的碳源是相同的，需要在運(yùn)行中不斷地補(bǔ)充碳源，來(lái)滿足生物脫氮的需要，這是造成污水廠運(yùn)行成本升高的一個(gè)重要原因。這種情況和污水廠所在地區(qū)的污水水質(zhì)有關(guān)，這需要運(yùn)行人員對(duì)污水廠的水質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的考察和分析，詳細(xì)測(cè)算污水廠的運(yùn)行成本，避免因成本制約，導(dǎo)致碳源投加不足，造成出水水質(zhì)超標(biāo)。
以上三種情況是污水廠內(nèi)投加碳源的常見(jiàn)原因，分析廠內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行情況，根據(jù)污水處理的實(shí)際需要，有根據(jù)的投加碳源，并通過(guò)理論的計(jì)算和實(shí)際投加調(diào)整結(jié)合，確定最佳的碳源投加量，是污水廠工藝運(yùn)行的保證，也是成本管控的重點(diǎn)。