污水处理中广泛应用的液体复合碳源详解

咱们讨论了污水厂反硝化脱氮中，复合碳源的一些“坑”。

结果有人私信留言，说：“胖哥，说到采购复合碳源，为啥厂家每次给我们都按照重量结算，而不按照体积结算，这里面是有什么猫腻吗？”说实话，我不负责公司的采购业务，因此对于平时药剂采购这一块，也接触的不多，还真就不清楚这里面的说法。

但这不妨咱们推导一下。

首先，按体积和按重量结算的说法，肯定是发生在液体碳源上，固体的肯定不会说还按照体积结算的。

其次，重量和体积中间，就差了一个密度。

而不同类型的液体碳源，密度的确是有差异的。

由于含有的组分不同，因此市面上的复合碳源，普遍在0.8~1.3g/cm?之间波动。根据公式m=ρV，如果产品单价不变的话，那密度小的碳源，按照体积结算对厂家更有利，因为m＜V。

而密度大的碳源，则是按照重量结算对厂家更有利，因为m＞V。

既然厂家特意强调要按照重量结算，那我估计就是他们家的产品，密度比水大了。反正又说到了碳源，不妨就多说两句。

如果你们厂用的是固体碳源，那计算用量时，大家应该都会算，无非就是下面这个公式：

m碳源=Q×[(C0-Ce)×η-(S0-Se)]÷ω÷μ÷1000

式中：

m碳源-固体碳源的投加量，kg/d；

Q-处理水量，m?/d；

C0-原水总氮，mg/L；

Ce-设计出水总氮，mg/L；

η-设计C/N，一般为4~6，常取5；

S0-原水COD，mg/L；

Se-出水COD，mg/L；

ω-碳源的COD当量，乙酸钠为0.78，葡萄糖为1.06，甲醇为1.5；

μ-碳源的纯度。

这里面的一个争论点，就在于S0和Se这两个参数，到底要不要带？

前面那篇文章咱们也说了，水中的有机物往往有以下四种类型：

（1）可以被缺氧池的反硝化菌利用的COD；（2）不可以被反硝化菌利用，但可以被好氧单元的异养菌代谢掉的COD；（3）反硝化菌也用不了，好氧异养菌也用不了的COD；（4）不但细菌利用不了，还会被抑制，甚至被毒害的COD。

要是原水的COD属于第一类，那肯定要带进去使用的，药剂消耗那是能节约一点是一点。要是第二类和第三类，那就别带了，带进去反而可能导致用量不够。

那液体碳源的投加量计算，又该怎么算呢？

我总结如下所示：（1）先取液态碳源，稀释到合适的倍数后，测试COD值。例如稀释1000倍，测出来的数据是500mg/L，那么这种液体碳源的COD当量就是1000×500=500000mg/L。（2）再检测原水的COD、氨氮和总氮值，例如发现COD=150mg/L，氨氮=总氮=50mg/L。
（3）根据原水指标和出水指标，来确定所需要投加的COD量。例如执行的排放标准是一级A，也即出水总氮≤15mg/L，COD≤50mg/L，那么需要补充的COD值，就可以按照如下公式计算：mCOD=(50-15)×5-(150-50)=75mg/L当然了，如果原水的可生化性并没有那么好的话，为了预防万一，需要补充的COD值，可以适当放大一点，按照如下公式计算：
mCOD=(50-15)×5=175mg/L（4）根据需要投加的COD量，来确定需要投加的液体碳源量。
咱就假设原水是生活污水，可生化性好，需要补充的COD=75mg/L。那么对应投加的这种液体复合碳源的量，可以按照下列物质守恒的原则计算：
Q复合碳源×COD复合碳源=Q处理水量×COD补投式中：Q复合碳源-液体复合碳源的使用量，m?/d；COD复合碳源-复合碳源的实测COD当量值，mg/L；
Q处理水量-废水每天处理量，m?/d；COD补投-废水中需要补加的COD值，mg/L。假如日处理量为100000m?，那么每天需要投加的液体复合碳源量=75×100000÷500000=15m?/d。貌似这里面没有用到密度啊？没错，如果你提前实测了液体碳源的COD值的话，其实是用不到其密度的。
就拿葡萄糖来举例吧。已知葡萄糖的COD当量=1.06，也即1mg/L的葡萄糖溶于水，就是1.06mg/L的COD，而固体葡萄糖密度=1.54g/cm?。假设配1L的500000mg/L的COD当量的葡萄糖溶液，也就是把471.7g的葡萄糖固体306mL，溶于694mL的去离子水中。Ps：这里面葡萄糖的固体密度溶解于水中，体积应该是会变的，咱们暂且认为它不变。那么最终配出来的葡萄糖溶液密度，就等于1.54×0.306+1×0.694=1.17g/cm?。也就是1L的COD当量=500000mg/L的葡萄糖溶液，总质量=1170g。
其中葡萄糖质量占比=471.7÷1170=40.32%。
咱还拿上述那个生活污水来举例子。假设其日处理量Q=100000m?/d，需要补加的COD=75mg/L。投加的液体碳源就是COD=500000mg/L的葡萄糖溶液。
按照咱们上述计算原则，需要投加的葡萄糖流量为15m?/d，计算过程如下所示：Q液体碳源=100000×75÷500000=15m?/d
那要是带入密度呢？其实还是15m?/d，咱们可以反推下，详细计算过程如下所示：COD=15×1.17×0.4032×10?×1.06÷100000=75mg/L可见带不带入密度，对于最终的计算结果没影响。但有一个例外，那就是甲醇。为啥说甲醇比较特殊呢？因为它虽然是液态碳源，但在计算时完全可以当成固体碳源来算，而且很容易忽视密度的影响。不信？咱来算算。
已知甲醇的密度=0.791g/cm?，也就是1L的甲醇实际上仅有791g。又由于甲醇的COD当量=1.5kg/kg，那么把1mL甲醇投加进1m?的水中，不考虑密度的话，算出来增加的COD=1.5mg/L。但如果考虑它的实际密度的话，那么把1mL甲醇投加进1m?的水中，增加的COD=1.5×0.791=1.19mg/L。两者相差的还是挺多的。那如果在一个现场中，缺氧池碳源投加，采用的是甲醇，且没有考虑其实际密度的话，你觉得最终算出来的投加量，会不会少呢？肯定会的。
除非你把甲醇完全按照液体碳源的思路来对待，别用COD当量了，直接测，然后再按照下面这个公式来计算投加量：

Q复合碳源×COD复合碳源=Q处理水量×COD补投

这里其实就涉及到了碳源和COD相互换算的两个单位的转换关系：mg/L和mg/kg。

这两个单位很容易理解。

mg/L的意思就是说，1L溶液中，含有的COD的质量，是多少mg。

而mg/kg的意思就是说，1kg的溶液中，含有的COD的质量，是多少mg。

这两个单位之间的换算关系，如下所示：

VCOD=ρ·MCOD

式中：
VCOD-碳源的体积COD当量，单位mg/L；
MCOD-碳源的质量COD当量，单位mg/kg。
ρ-碳源的密度，单位kg/L。按照这个公式再看甲醇碳源。已知甲醇的COD质量当量为1.5kg/kg，也就是1.5×10?mg/kg，甲醇的密度ρ=0.791kg/L。所以甲醇的COD体积当量=1.5×10?×0.791=1.19×10?mg/L。我所说的甲醇碳源里面的“坑”，就是这点。那么对于液体碳源的这两个COD当量，分别该怎么测量呢？先说好说的，也就是体积当量，mg/L。
这个其实咱们上面已经说过了，你可以先取100mL的液体碳源，然后用容量瓶定容到1L，这就是稀释了10倍。
然后再取稀释10倍的溶液100mL，再用容量瓶定容到1L，相当于稀释了100倍。再重复一遍，相当于稀释了1000倍。
然后直接测这种稀释了1000倍的溶液COD即可，最后得出来的就是体积COD当量，mg/L。再说说质量COD当量。
这个在稀释时，就不能用体积了，而是用重量。你可以先找一个1L的容量瓶，放在电子天平上，去皮校零，然后准确滴入100g的液体碳源，然后再定容到1L，相当于稀释了10倍。同样，重复以上操作两次，相当于得到了稀释1000倍的水样，再去测COD值。
那位说了：“万一我称重时，无法做到准确称重100g呢？”这个好办，分别记录你每次滴加时的实际重量，例如稀释3次，每次的实际重量为103.534g、102.325g、101.102g。分别用100除以上述三个实际重量，得到三个系数：0.966、0.977、0.989。然后用最终测得的结果，乘以这三个系数就行了，也就是乘以一个0.933的系数。最后得出来的结果，其实就是mg/kg，而并非mg/L了，因为两者间，相差了一个液体碳源的实际密度，kg/L。那位说了：“那我就想着快速得出液体碳源的密度，不想用你这么复杂的计算方法，怎么办呢？”好办。你先取个100mL的玻璃量筒，放在电子天平上校零去皮。然后取你准备测量的液体碳源，一点点往量筒里面滴，一直滴加到100g附近，记录实测值，例如104.332g。然后读取量筒的体积，例如是98mL。最后再根据密度公式ρ=m÷V=104.332÷98=1.06g/cm?，就可以计算出来了。

或者干脆买一个密度计，一放进去，就大概知道是什么水平了。预览时标签不可点