在污水处理AO（Anaerobic-Oxic，即厌氧-好氧）系统中，碳源与碱度的补充对于维持系统的稳定运行和提高处理效率至关重要。以下是对碳源与碱度补充的要点详细数据及计算方法的介绍。
碳源补充要点及计算
1.碳源在AO系统中的重要性
在AO（厌氧-好氧）生物脱氮除磷系统中，碳源扮演着至关重要的角色，尤其是对于反硝化反应过程。反硝化作用是污水生物脱氮过程中的关键步骤，它依赖于反硝化细菌将污水中的硝酸盐（NO3-）还原为亚硝酸盐（NO2-），进而还原为无害的氮气（N2）排出水体，从而达到去除总氮（TN）的目标。在这一生化反应中，碳源是必不可少的电子供体，它提供了反硝化反应所需的能量和还原力。
2.碳源的选择
甲醇、乙醇、醋酸钠、葡萄糖等小分子有机物是常见的外源性碳源，它们可以被反硝化细菌利用，作为硝酸盐还原过程中的电子供体。例如，甲醇作为一种常见的外加碳源，在缺氧环境中能够被反硝化细菌摄取并氧化分解，同时伴随着硝酸盐的还原。此外，葡萄糖作为另一种可溶性碳源，同样可以被反硝化细菌代谢利用，驱动反硝化反应进行。
在实际应用中，选择合适的碳源对于提高AO系统总氮去除效率至关重要。考虑的因素包括：水质特性如BOD、COD浓度以及可生化降解有机物的含量；工艺设计如缺氧/好氧区的设置、碳源投放方式等；以及微生物系统的营养需求，如碳氮磷比例是否合理，是否有利于聚磷菌的生长和磷的释放等。同时，还要兼顾到碳源的成本效益和对环境的影响，力求在保证污水处理效果的同时，实现经济和环境友好的目标。
3.碳源投加量的计算
碳源投加量的计算是污水处理过程中的一个关键环节，它直接影响到生物脱氮除磷的效果和成本。在计算碳源投加量时，需要参考多个参数，如BOD5/COD比值、反硝化速率以及所需去除的总氮量等。BOD5/COD比值是衡量废水可生化降解性能的重要指标，反硝化速率则反映了微生物在缺氧条件下还原硝酸盐的能力，而所需去除的总氮量则是根据污水排放标准和处理目标来确定的。
基本计算公式可以表示为：碳源投加量（以COD计）=（反硝化需要的理论COD-废水原水中的可生化降解COD）×转化系数。这个公式是根据反硝化过程对碳源的需求来计算的。反硝化过程需要将硝酸盐还原为氮气，这个过程需要消耗有机碳源。理论上，每还原1g硝酸盐需要2.86g的有机碳源。但是，实际运行中，由于各种因素的影响，如微生物的同化作用、氧化作用等，实际需要的碳源量会大于理论值。因此，需要通过实验室模拟试验或者参考实际工程经验来确定转化系数。
另一种计算方法基于氮去除需求，公式如下：Cm=2.86Ni+1.71N+DO。这个公式是根据氮平衡原理来计算的。Ni为初始硝酸盐氮浓度，N为初始亚硝酸盐氮浓度，DO为初始溶解氧浓度。这个公式考虑了废水中的硝酸盐、亚硝酸盐和溶解氧对碳源的需求。在反硝化过程中，硝酸盐和亚硝酸盐都会被还原为氮气，而溶解氧则会消耗有机碳源进行氧化作用。因此，通过这个公式可以计算出为了达到一定的氮去除目标，需要投加的外部碳源量。
在实际应用中，还需要考虑C/N比（碳氮比）。C/N比是衡量废水中碳源与氮源比例的重要指标。在反硝化过程中，为了确保反应的顺利进行，通常要求C/N比维持在4:1至6:1之间。如果C/N比过低，会导致反硝化过程受限，影响脱氮效果；如果C/N比过高，虽然有利于反硝化反应，但会增加碳源的消耗和成本。因此，在实际操作中，需要根据废水的实际情况和处理目标来合理调整C/N比，以确保反硝化过程充分进行并降低处理成本。
碱度补充要点及计算
1.碱度的重要性
碱度是衡量水中碱性物质含量的重要指标，对于AO（厌氧-好氧）生物脱氮除磷系统中的硝化反应和反硝化反应具有决定性的影响。硝化反应主要由硝化细菌催化，将氨氮（NH3-N）转化为亚硝酸盐氮（NO2--N）和硝酸盐氮（NO3--N），这一过程会消耗大量的碱度。根据化学反应计量关系，每硝化1gNH3-N会消耗约7.14g的碱度（以CaCO3计），因此，在硝化反应持续进行的过程中，如果不进行外部碱度补充，水体的pH值会因碱度消耗而显著下降。
另一方面，反硝化反应虽然能够通过微生物还原硝酸盐为亚硝酸盐进而转化为氮气排出，这一过程中会产生一定的碱度，但产生的碱度量不足以抵消硝化反应消耗的碱度。因此，为了保证AO系统中硝化反应的稳定进行和出水水质的达标，必须对碱度进行科学合理的补充。
2.碱度的补充方式
在实际操作中，常用的碱度补充方式包括投加碳酸钠、石灰等碱性物质。这些物质能够有效地提高水体的碱度，中和因硝化反应产生的酸性物质，维持pH值的稳定。投加量需要根据水质参数（如进水氨氮浓度、水质硬度等）和工艺需求（如目标pH值、污水排放标准等）来确定。
3.碱度投加量的计算
在硝化反应中，每硝化1gNH3-N需要消耗约7.14g碱度（以CaCO3计）。基于这一化学计量关系，我们可以推导出碱度投加量的计算公式：
碱度=7.14×Q×ΔCNH3-N×10^-3
其中，Q为进水的日平均污水量，单位为m³/d；ΔCNH3-N为进水氨氮浓度的变化量，单位为mg/L。该公式用于估算为维持硝化反应正常进行并保持适宜pH值所需的外部碱度投加量。
对于含有较高浓度氨氮的工业废水，由于其硝化过程中产生的酸性产物更多，因此需要补充更多的碱度以维持反应器内的pH值在适宜范围内。在实际操作中，可以采用安全系数K（一般为1.2~1.3）来调整碱度投加量，以应对可能出现的极端水质波动和缓冲pH值变化。这样既能够确保硝化反应的顺利进行，又能够防止因过度投加碱度而导致的水体污染或设备腐蚀等问题。
结论
在污水处理AO系统中，碳源与碱度的补充是保证系统稳定运行和提高处理效率的关键。通过合理选择碳源和碱性物质，以及准确计算投加量，可以优化系统的处理效果，降低运行成本。同时，还需根据实际情况灵活调整工艺参数，以应对水质变化和工艺需求的变化。
