碳源，今天你的污水厂投加了么？
很多污水厂运行管理人员都会清楚的了解到，在污水厂里现在越来越多的时间会提到碳源的问题了，那么碳源是什么？为什么现在需要再污水厂里进行碳源的讨论？这一期的公众号就来讨论下污水厂里的碳源。
绝大多数市政的污水厂基本都是以活性污泥法中的微生物为处理污水的核心的处理方式，在这种处理方式下，微生物本身的生长需求也就成了采用活性污泥法的污水厂首要解决的问题。微生物本身也是有机生命体，不过是体态及其微小，肉眼无法直接看到而已。但是从这些微生物的生命的延续的本质上，和地球上的人类等大型生命体是没有区别的。它们也是需要食物来维持自身的生长，它们的食物和我们大型生物体的食物成分是一样的，都是来组成自身生命生长需要的有机物。但是它们的食物和我们的大型生物体的食物也有不同，它们需要更直接，更细微的食物来满足自身微小的个体的特殊需求。而溶于水中的有机物就是它们的食物，特别是我们人类生活中排放的污水中的有机污染物是它们最佳的食物。而污水厂里活性污泥中的微生物正是大量吞食污水中的有机污染物才得以生存，生长，繁殖。而所谓的有机物其实就是地球上含碳的化合物，正是这些含有各种各样复杂的碳链的化合物，才组成了地球上丰富多彩的有机体世界。而微生物所需要的有机物，在污水厂里，我们也可以简单的称为碳源。
但是对于微生物来说，并不是所有的污水中的有机污染物都是适合它们生存所需的，特别是它们的生命体的组成是对有机物和氮磷等营养物质要有一个比例关系的。从污水去除有机污染物的微生物需要氮和磷来生长和繁殖。微生物需要氮来形成蛋白质，细胞壁成分和核酸；需要磷来维持生长所需的能量。科学家对这些微生物所需要的这些碳源和营养物质的比例用一个分子式来表示，那就是C5H7NO2P0.074。在采用好氧活性污泥法处理污水时，通常要求水中BOD：N：P的比例对于应该约为100：5：1，这样的比例才能满足活性污泥中的微生物的正常生长。
在公众号前面的文章里面我们多次讲到，污水厂的管理的核心在于对污水厂内的微生物的管理，为这些微生物提供充足的营养和环境是每个污水厂运行管理人员需要认真进行的工作。但是由于饮食习惯的地区差异，工业企业的生产废水排放，处理水量的大小等等因素，实际进入污水厂的污水水质中的C:N:P的营养比例并不是按照微生物生长所需的100：5：1的，正是由于进水水质中的比例失衡，才造成了污水厂运行人员对碳源甚至营养物质的探讨。在一些工艺调整人员看来，人工投加的碳源以甲醇，乙酸，葡萄糖，面粉等简单的有机化合物，便于微生物吸收利用，有利于微生物的生长繁殖。因此污水厂内碳源的补充是万能的解药，对于任何工艺问题都要进行碳源的补充，那么碳源真的是万能的么？今天就来探讨下污水厂需要碳源的补充的一些情况。
一、污水厂的活性污泥培养驯化阶段。
作为一个污水厂在初期投产阶段，由于建设的生物池内没有微生物，需要进行微生物的培养聚集和驯化，在这个阶段微生物的生长过程属于对数增殖期，这个阶段的微生物需要大量的碳源来维持自身快速生长。这个阶段正常的城市生活污水中的有机污染物作为碳源就不能满足微生物的生长需求。同时由于生活污水中的碳源是复杂的有机物，往往不能被初期生长的微生物吸收利用。这个阶段为了快速的培养活性污泥，一般会采用投加外界碳源的方式来加快微生物的生长繁殖。
这是由于外加碳源一般是甲醇，乙酸，葡萄糖等易被利用的有机物，便于微生物吸收，从而加快微生物的生长繁殖。在这个阶段的碳源投加主要是为了加快微生物的培养。对于一些营养比例稳定的城市生活污水来说，在没有外加碳源的情况下，微生物也可以培养出来的，不过是时间的快慢问题。因此在培养阶段，要注意分析进水水质的情况，再根据厂内自身的经济条件进行选择碳源的投加，这种碳源的投加一般随着微生物的培养成熟，污水稳定进入厂内就会逐步减少乃至停止。
二、污水厂的进水营养不均衡。
在很多污水厂，特别是收纳范围小，收集人口少，或者是工业废水厂内，污水的碳源营养组成比例和我们通常认为的100：5：1是不吻合的。有些是进水水质受雨污合流，地下水渗流等原因，导致水中的有机污染物质极少，碳源极少，但是氮和磷的含量较高，这样的水质为了处理氮磷达标，需要在生物池内保持一定的活性污泥中的微生物数量，对氮和磷进行降解，这就产生了较低的有机负荷-食微比F/M非常低，极低的食微比F/M会造成活性污泥老化解体，如下图所示，造成出水水质超标。因此在这样的进水环境下，需要对微生物进行碳源的补充，来维持微生物的较高的活性，这时就需要进行碳源的补充。
长期进水水质较低，或者进水比例不合适进行的碳源投加往往成为污水厂极大的运行成本，很多污水厂经常认为投加一定时间，微生物生长起来以后，就可以减少甚至不加，但是由于微生物适应了投加碳源的营养环境，一旦停止下来，微生物没有充足的碳源来维持自身生长的需要，就又陷入老化解体的情况。因此对于进水营养不均衡的污水厂，需要长期投加碳源来维持工艺运行。
三、生物脱氮的碳源补充。
但是在现在来说，前面两种的碳源投加还不是引起大家共同讨论的重点，而是生物脱氮的碳源投加才是现阶段运行中碳源投加的主要讨论内容。生物脱氮在公众号前面的文章里都进行了详细的探讨，在这里就不详细展开探讨了。在生物池的缺氧环境下的反硝化过程中，需要一定比例的碳源来进行脱氮过程。在一些地区由于饮食习惯的原因，污水中的碳源和氮的比例远高于100：5，有些地区甚至达到100：50的高比例，这么高的比例下，碳源是无法满足生物脱氮的需求的，而多余出来的氮就会造成总氮的超标。因此为了使出水总氮达标，就需要进行反硝化碳源的补充，促进反硝化的进行。
这种碳源的补充和第二类的营养不足的碳源是相同的，需要在运行中不断地补充碳源，来满足生物脱氮的需要，这是造成污水厂运行成本升高的一个重要原因。这种情况和污水厂所在地区的污水水质有关，这需要运行人员对污水厂的水质进行详细的考察和分析，详细测算污水厂的运行成本，避免因成本制约，导致碳源投加不足，造成出水水质超标。
以上三种情况是污水厂内投加碳源的常见原因，分析厂内的实际运行情况，根据污水处理的实际需要，有根据的投加碳源，并通过理论的计算和实际投加调整结合，确定最佳的碳源投加量，是污水厂工艺运行的保证，也是成本管控的重点。