一、为何CNP比是100：5：1？
CNP比100：5：1是好氧生物处理过程中常用的营养比，这一比例主要基于微生物生长和代谢的需求。具体而言，C代表碳源（如COD或BOD），N代表氮源（一般指的是总凯氏氮TKN，包括有机氮和氨氮，但不包括亚硝氮和硝态氮），P代表磷源（一般指的是正磷酸盐）。
这一比例最早由McCarty在1970年提出，他将细菌原生质分子式定为C5H7O2N，若包括磷则为C60H87N12O23P。基于这一分子式，C、N、P所占的百分数分别为52.4%、12.2%、2.3%。在好氧生物处理过程中，被降解的BOD5中，约有20%的物质被用于细胞物质的合成，80%被用于能量代谢。因此，进水中BOD:N:P的比例被计算(52.4%/20%):12.2%:2.3%，简化后即为100:5:1。
此外，还有其他说法支持这一比例。例如，细菌C:N比一般为4-5，真菌C:N比为10，活性污泥系统中的C:N比则介于二者之间，取8（即20的1/4，因为只有40%的碳源进入细胞）。同时，磷的比例也根据细菌生长需求确定为1。
综上所述，CNP比100：5：1是基于微生物生长代谢需求而确定的，以确保生物处理系统的稳定运行和高效处理效果。
二、各类营养源投加量的计算
在污水处理过程中，营养源的投加量需要根据实际工艺需求和进出水水质参数进行计算。以下是一些常见的营养源投加当量计算方法：
1. 碳源投加
碳源投加量的计算需根据具体工艺（如除碳工艺、脱氮工艺、除磷工艺等）进行。以下是一些通用的计算公式：
除碳工艺：
其中，X为除碳工艺碳源投加量，N差值1为进水氨氮（或TKN）与排放要求的氨氮之差，C差值为进水COD与出水COD之差。
脱氮工艺：
其中，Y为脱氮工艺碳源投加量，N差值2为进水TN与排放要求的TN之差，C差值为进水COD与出水COD之差。
除磷工艺：
其中，Z为除磷工艺碳源投加量，TP差值为进水TP与排放要求的TP之差，C差值为进水COD与出水COD之差。
2. 氮源投加
氮源的投加通常在除碳工艺中进行，当碳源充足而氮源不足时，需根据CN比（100:5或20:1）进行投加。计算公式为：
其中，N为氮源投加量，C差值1为进水COD与排放要求的COD之差，N差值1为进水氨氮（或TKN）与排放要求的氨氮之差。
3. 磷盐投加
磷盐的投加也在除碳工艺中进行，当碳源充足而磷源不足时，需根据CP比（100:1）进行投加。计算公式为：
其中，P为磷盐投加量，C差值1为进水COD与排放要求的COD之差，TP差值为进水TP（总磷）与排放要求的TP之差。
三、营养盐投加当量计算方法
（一）碳源添加当量计算方法
1、葡萄糖作为添加C源（C6H12O6，分子量180g/mol）
每1g葡萄糖可换算成1.066g化学需氧量（COD）。
2、甲醇作为添加C源（CH3OH，分子量32.04g/mol，密度：0.7918g/L）
每1ml甲醇可以换算成1.1877g COD，或者每1g甲醇可以换算成1.5g COD。
3、蔗糖作为添加C源（C12H22O11，分子量342g/mol）
每1g蔗糖可以换算成1.123g COD。
4、醋酸钠作为添加C源（CH3COONa，分子量82g/mol）
每1g醋酸钠可以换算成0.78g COD。
5、糖蜜作为添加碳源（按总糖含量算）
甘蔗糖蜜总糖含量48%，蔗糖含量约为24-36%，可换算成0.512g COD；甜菜糖蜜总糖含量49%，蔗糖含量约为47%，可换算成0.501g COD；淀粉糖蜜总糖含量50%，葡萄糖含量约为50%，可换算成0.503g COD。
（二）氮源添加当量计算方法
1、尿素作为添加N源（CH4N2O，分子量：60.06g/mol）
尿素含N量46.7%，若需添加1g N源，则需添加尿素 1/0.467=2.14g。
2、硫酸铵做为添加N源（(NH4)2·SO4，分子量：132.14）
硫酸铵含N量 21.2%，若需添加1g N 源，则需添加硫酸铵 1/0.212=4.72g。
3、硝酸铵做为添加N源（NH4NO3，分子量80g/mol）
硝酸铵含N量 35%，若需添加1g N 源，则需添加硝酸铵 1/0.35= 2.86g。
（三）磷酸盐添加当量计算方法
1、磷酸二氢钠作为添加P源（Na2HPO4.7H2O，分子量268.07g/mol）
磷酸二氢钠含P量 11.57%，若需添加1g P 源，则需添加磷酸二氢钠 1/ 0.1157= 8.64g。
2、磷酸二氢钾做为添加P源（K2HPO4-3H2O，分子量 228.22g/mol）
磷酸二氢钾含P量13.6%，若需添加1g P源，则需添加磷酸二氢钾 1/ 0.136 = 7.35g。
3、磷肥过磷酸钙做为添加P源
磷肥中有效磷为可溶性的五氧化二磷(P₂O5，分子量141.94g/mol) ，磷肥中有效磷含量为12%，P₂O5 的含P 量为 43.66%，若需添加1g P源，则需添加磷肥 1/(0.12×0.4366)=19.09g。
注意事项
1.水质监测：在进行营养源投加量的计算前，需要准确监测进水和出水的水质指标，包括COD、TN（总氮）、NH3-N（氨氮）、TP等。
2.动态调整：由于水质和工艺条件可能随时间发生变化，营养源的投加量也需要根据监测结果进行动态调整，以保证系统的高效稳定运行。
3.经济效益：在投加营养源时，还需要考虑经济效益，避免过量投加造成资源浪费和成本增加。
4.环境影响：部分营养源投加后可能会对出水水质产生一定影响，如增加出水总氮浓度等，因此需要根据实际情况选择合适的营养源种类和投加方式。
5.系统稳定性：合理控制CNP比不仅有助于微生物的生长代谢，还能提高系统的稳定性和抗冲击能力，减少因水质波动导致的工艺异常。
结论
CNP比100：5：1是污水处理过程中常用的营养比，其设定基于微生物生长代谢的需求。在实际应用中，需要根据水质监测结果和工艺需求计算并动态调整各类营养源的投加量，以保证系统的高效稳定运行和出水水质的达标排放。同时，还需要考虑经济效益和环境影响等因素，以实现污水处理过程的可持续发展。
