總氮超標(biāo)治理需要投加碳源，主要是因為污水處理中反硝化脫氮這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)依賴于外部有機(jī)碳源。以下是詳細(xì)解釋：
1. 脫氮過程的核心：硝化與反硝化
污水中的總氮（TN）主要包括氨氮（NH??）、硝態(tài)氮（NO??）、亞硝態(tài)氮（NO??）和有機(jī)氮。生物法脫氮主要通過兩個步驟完成：
硝化：在好氧條件下，自養(yǎng)菌（如亞硝酸菌、硝酸菌）將氨氮氧化為硝酸鹽（NO??）。這個過程不需要額外的有機(jī)碳源，反而需要低有機(jī)物環(huán)境以避免異養(yǎng)菌過度繁殖影響硝化效率。
反硝化：在缺氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽（NO??）和亞硝酸鹽（NO??）還原為無害的氮氣（N?），從而從水中去除。這一步是脫氮的關(guān)鍵，也是需要投加碳源的原因。
2. 為什么反硝化必須投加碳源？
反硝化菌是異養(yǎng)型微生物，它們需要有機(jī)物作為：
電子供體：提供能量，用于還原硝酸鹽。
碳源和營養(yǎng)：用于自身的生長和繁殖。
其簡化反應(yīng)可表示為：
NO?? + 4H（來自有機(jī)物）→ 1/2N? + H?O + 2OH?
這意味著，沒有足夠的有機(jī)碳源，反硝化反應(yīng)就無法有效進(jìn)行，硝酸鹽會殘留在水中，導(dǎo)致總氮超標(biāo)。
3. 為何需要“額外”投加？
許多污水（尤其是市政污水或經(jīng)過處理的工業(yè)廢水）存在“低碳高氮”的特點：
原水中的有機(jī)物（COD/BOD）含量較低。
經(jīng)過前段處理后，可用于反硝化的有機(jī)物已基本被消耗。
在這種情況下，內(nèi)源碳源不足以支持完全反硝化。為了滿足嚴(yán)格的總氮排放標(biāo)準(zhǔn)（如一級A標(biāo)準(zhǔn)要求TN ≤ 15mg/L），就必須外加碳源來補充“燃料”。
4. 如何選擇和計算碳源投加量？
選擇碳源：常用碳源包括甲醇、乙酸鈉、葡萄糖、復(fù)合碳源等。選擇時需綜合考慮反硝化速率、安全性、成本、污泥產(chǎn)量和環(huán)境影響。例如：
乙酸鈉：反應(yīng)速度快，安全性好，但成本較高。
甲醇：成本低，但有劇毒，操作風(fēng)險大。
復(fù)合碳源：由多種碳源復(fù)配而成，往往具有更高的生物利用度、更優(yōu)的性價比和更穩(wěn)定的效果，是當(dāng)前趨勢。
計算投加量：理論上，完全反硝化所需的 COD:TN（C/N）比約為 2.86:1。考慮到微生物自身生長和系統(tǒng)內(nèi)回流帶入的氧氣消耗，實際運行中通常將 C/N 比控制在 4:1 到 6:1 之間。
簡單估算公式：
需投加的碳源量（以COD計，mg/L）= 5 × （需去除的TN量，mg/L）
總氮超標(biāo)治理投加碳源，是因為反硝化過程必須依賴有機(jī)碳源作為能量和營養(yǎng)。當(dāng)污水本身碳源不足時，外加碳源是保障反硝化順利進(jìn)行、實現(xiàn)總氮達(dá)標(biāo)排放的必要手段。選擇合適的碳源并精確控制投加量，是污水處理廠高效、經(jīng)濟(jì)運行的關(guān)鍵。