CN112794443A - 一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，包括如下步骤：(1)计算生物脱氮过程中保持出水总氮浓度稳定达标需要投加的碳源剂量；(2)通过选择碳源投加点来减少溶解氧DO对碳源的无谓消耗从而提高生物脱氮过程中碳源的利用效率；(3)通过缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值、缺氧池末端上清液TN浓度和好氧池末端上清液TN浓度对投加的碳源剂量进行优化，实现生物脱氮、碳源剂量和碳源药耗的降耗。本发明所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法适用于所有的市政污水厂和非市政污水厂，可以指导水厂优化总氮去除、同时优化碳源剂量实现碳源药耗降耗。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，尤其是涉及一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法。
背景技术
污水中的生物脱氮主要在好氧池通过硝化反应把氨氮氧化成硝态氮或者亚硝态氮，再在缺氧池或者厌氧池通过反硝化反应把硝态氮或者亚硝态氮转变成氮气从而实现总氮TN去除。其中，反硝化反应过程需要提供足够的碳源才能保证总氮的有效去除和达标排放。污水厂的进水中会含有可生化的COD,这些可生化COD可以在反硝化反应中被利用作为碳源。为了实现有效去除总氮，一般建议进水COD/TN不要低于6，而为了有效的生物除磷，一般建议进水容易生化COD rCOD/TP不要小于18。可是，污水厂特别是工业污水厂的进水COD会含有不可生化COD，所以污水厂直接利用进水COD浓度核算碳源投加量有一定的局限性；另外，建议的COD/N是以进水TN和COD浓度为准，污水厂现场投加碳源的时候需要的碳源剂量目前也是以进水TN和COD的浓度为准进行计算。生物脱氮主要是在生化系统完成，生物系统是属于污水厂的二级处理，污水厂特别是工业污水厂很多时候还会有预处理工艺段，进水中的部分COD和TN会在预处理工艺段被去除；在这种情况下，如果还是依照进水COD和TN浓度核算碳源的投加剂量，计算出来的需要投加的碳源剂量和现场生物脱氮系统实际需要的碳源剂量会有较大偏差，从而影响总氮的稳定达标和碳源剂量的优化。
为了实现有效的生物脱氮、碳源剂量和药耗的优化，一些专利也做了一定的探索。专利CN106006975B建议根据进水的C/N比分配不同的进水比例到预缺氧池，厌氧池和缺氧池，这个专利没有具体涉及到指导碳源投加剂量和优化。CN100486913C建议在前置反硝化池设置在线呼吸仪和硝态氮浓度测定仪控制碳源投加量。另外CN204848445U提出利用缺氧池和二沉池安装在线硝态氮浓度测定仪调整现场碳源投加量，CN209740814U也提出利用在缺氧池和好氧池安装在线硝态氮浓度测定仪补充和投加碳源。以上3个专利主要靠在线硝态氮的浓度来调整投加碳源的量具有一定的局限性，因为硝态氮反硝化是反硝化菌利用碳源首先把硝态氮变成亚硝态氮后再变成氮气而实现总氮的去除，如果仅仅根据缺氧池在线硝态氮浓度低的时候就减少碳源投加而可能造成碳源不足，那么反硝化反应可能就只是停止在亚硝态氮阶段而不是到氮气阶段而造成反硝化反应无法彻底完成,这种情况下出水总氮超标的风险很高；其次，在线监测的硝态氮数值也受监测位点位置的影响。所以，污水厂的生物脱氮迫切需要有一个有效的碳源投加剂量计算公式可以指导现场根据水质相应地投加碳源以保证出水总氮达标；也需要一个有效实用的指导原则优化现场碳源投加点的选择、以及有效的方法及时评估和优化投加碳源的剂量，从而实现生物脱氮的同时优化碳源剂量和碳源药耗。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，包括如下步骤：
(1)计算生物脱氮过程中保持出水总氮浓度稳定达标需要投加的碳源剂量；
(2)通过选择碳源投加点来减少DO对碳源的无谓消耗从而提高生物脱氮过程中碳源的利用效率；
(3)通过缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值、缺氧池末端上清液TN浓度和好氧池末端上清液TN浓度对投加的碳源剂量进行优化，实现生物脱氮、碳源剂量和碳源药耗的降耗。
进一步，所述的步骤(1)中的碳源剂量通过如下公式计算得出：
碳源剂量(mg/L)＝((TN1–TN2)*K1–(COD1-COD2))/K2 (1)
碳源剂量(mg/L)
＝((TN1-TN2)*K1+(TP1-TP2)*K3-(COD1-COD2))/K2 (2)
其中：
TN1：生物脱氮/除磷系统前水样上清液总氮浓度或水解酸化出水上清液TN浓度，单位mg N/L；
TN2：设定的要达到的出水总氮浓度，单位mg N/L；
TP1：生物脱氮/除磷系统前水样上清液总磷浓度或水解酸化出水上清液TP浓度，单位mg P/L；
TP2：设定的要达到的出水总磷浓度，单位mg P/L；
COD1：生物脱氮除磷生化系统前水样上清液COD浓度或水解酸化池出水上清液COD浓度，单位mg/L；
COD2：最后一个好氧池后二沉池的出水COD浓度、膜池上清液COD浓度、氧化沟二沉池出水COD浓度或循环式活性污泥法/序批式反应器(CAST/SBR)好氧曝气工艺段结束前上清液COD浓度中的一种，单位mg/L；
K1：生物脱氮需要的COD剂量比，单位mg COD/mg TN去除；
K2：不同碳源的可利用COD，单位mg COD/mg碳源；
K3：生物除磷的COD剂量比，单位mg COD/mg TP去除。
进一步，所述的式(1)适用于生物脱氮的缺氧/好氧工艺、缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、多级缺氧/好氧工艺、CAST工艺与设置有缺氧/好氧反应时间段的SBR工艺。
进一步，所述的式(2)适用于生物脱氮除磷的厌氧/缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧的工艺、带有厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有前置厌氧池多级缺氧/好氧工艺、带有厌氧段/缺氧段/好氧段的CAST工艺与设置有厌氧，缺氧和好氧反应时间段的SBR工艺。
进一步，所述的TN2浓度的设定值比TN出水排放标准低1-5mg N/L；优选的，所述的TN2浓度的设定值比TN出水排放标准低2-3mg N/L；所述的TP2浓度的设定值比TP出水排放标准低0.1-0.4mg P/L；优选的，所述的TP2浓度的设定值比TP出水排放标准低0.2-0.3mgP/L；所述的K1为2.86-8；优选的，K1为4-7；如果生物脱氮是通过特殊的氨氮硝化到亚硝氮的短程硝化和亚硝氮反硝化到氮气的短程反硝化脱氮过程，K1为1.6-5；优选的，K1为2.4-4.5；所述的K3为10-30；优选的，所述的K3为12-25。
K2根据现场投加的不同碳源的取值是不同，如果现场投加的碳源是常用的碳源，如葡萄糖、乙酸钠、甲醇、K2为这些碳源检测取得的COD值(mg COD/mg碳源)；如果现场投加的碳源是非常用碳源，对于碳源的分子结构、成分组成的合成均不清楚，第一次使用时候需要通过小试试验先确定这种碳源的可利用COD3(mg COD/mg碳源),得到的COD 3数值就是K2。
式(1)和(2)中的TN1、TP1、COD1和COD2可以通过人工现场取样测定，然后计算现场需要投加的碳源剂量，如果因为水质变化或者工艺没有优化造成计算得到的碳源剂量和现场碳源的实际投加剂量有差别，可以及时优化工艺和根据进水水质的变化调整碳源投加剂量从而保证生物脱氮除磷的稳定达标和碳源剂量的优化。
如果污水厂采用智能化管理，那么TN1、TP1、COD1和COD2可以通过在相应的位置安装在线仪表进行自动测试，测出来的数据及时自动回馈到自控系统，自控系统可以根据收集到数据利用式(1)或(2)自动计算出需要的碳源的剂量，接着自动联动到碳源加药泵，从而实现碳源的自动投加和剂量的优化。
式(2)中主要是适用于常规生物脱氮除磷工艺段，对于一些特殊的工艺诸如利用反硝化除磷也就是一碳两用的工艺，由于这种工艺可以实现COD分别脱氮和除磷，这种状况下，如果进水总磷很高造成释磷需要的COD的量高于脱氮需要的COD的量的时候，则应按除磷所需COD的量计算，反之则按脱氮所需COD的量计算碳源投加量。
进一步，所述的步骤(2)中的碳源投加点：
对于缺氧/好氧工艺或缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为缺氧池内回流进水端沿着水流方向在DO浓度小于0.9mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧工艺或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为厌氧池/段、缺氧池/段或分别为厌氧池/段与缺氧池/段，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段或分别为厌氧池/段和缺氧池/段，如碳源投加在为缺氧池，碳源投加点为沿着内回流水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，碳源投加点为厌氧池和二级缺氧、一级缺氧池和二级缺氧池或二级缺氧的位置，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段和二级缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池/段，碳源投加点为一级缺氧沿着内回流水流方向或二级缺氧进水口沿着水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置；
对于有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同反应时间段的SBR工艺，碳源投加点为厌氧时间段或缺氧时间段，如碳源投加在缺氧时间段，DO浓度小于0.9mg/L后投加碳源，如CAST工艺，碳源投加点为缺氧区沿着进水水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置；
对于多级缺氧/好氧的工艺，碳源投加点为生物脱氮除磷系统进水端并随着水流方向分配到各级缺氧/好氧中的缺氧池。
优选的，所述的步骤(2)中的碳源投加点：
对于缺氧/好氧工艺或缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为缺氧池内回流进水端沿着水流方向在DO浓度小于0.7mg/L的位置加，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧工艺或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为厌氧池/段、缺氧池/段或分别为厌氧池/段与缺氧池/段，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段或分别为厌氧池/段和缺氧池/段，如碳源投加在为缺氧池，碳源投加点为沿着内回流水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，碳源投加点为厌氧池和二级缺氧、一级缺氧池和二级缺氧池或二级缺氧的位置，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段和二级缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池/段，碳源投加点为一级缺氧沿着内回流水流方向或二级缺氧进水口沿着水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置；同时要避免在一级缺氧或二级缺氧的投加的碳源过量而被一级好氧段和二级好氧段消耗造成无谓浪费；
对于有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同反应时间段的SBR工艺，碳源投加点为厌氧时间段或缺氧时间段，如碳源投加在缺氧时间段，DO浓度小于0.7mg/L后投加碳源，如CAST工艺，碳源投加点为缺氧区沿着进水水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置；
对于多级缺氧/好氧的工艺，碳源投加点为生物脱氮除磷系统进水端并随着水流方向分配到各级缺氧/好氧中的缺氧池。
进一步，所述的步骤(3)中的优化步骤具体为：
分别测定缺氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度、好氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度；
对于缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同时间段的SBR工艺，投加的碳源剂量需使缺氧池末端的上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且缺氧池末端的上清液COD浓度和好氧池末端的上清液COD浓度的差值为0-30mg/L；
对于缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺与厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，如碳源投加点在一级缺氧或厌氧，那么一级缺氧末端上清液COD浓度和一级好氧末端上清液COD浓度的差值为0-30mg/L，且投加的碳源剂量需使二级缺氧池末端上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且二级缺氧末端上清液和二级好氧上清液COD浓度的差值为0-30mg/L。
优选的，所述的步骤(3)中的优化步骤具体为：
分别测定缺氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度、好氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度；
对于缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同时间段的SBR工艺，投加的碳源剂量需使缺氧池末端的上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且缺氧池末端的上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值为0-20mg/L；
对于缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺与厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，如碳源投加点在一级缺氧或厌氧，那么一级缺氧末端上清液COD浓度和一级好氧末端上清液COD浓度的差值为0-20mg/L，且投加的碳源剂量需使二级缺氧池末端上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且二级缺氧末端上清液和二级好氧上清液COD浓度的差值为0-20mg/L。
本发明所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法首先利用脱氮除磷生化系统前的水样上清液COD浓度、TN浓度和TP浓度、好氧池/段末端二沉池出水或者膜池上清液COD浓度以及设定的出水TP和TN的浓度，计算出生物脱氮需要投加的碳源剂量，以提供足够的碳源以保证出水总氮稳定达标；
然后选择合适的碳源投加点减少DO对碳源的无谓消耗以提高生物脱氮碳源的有效利用率；
最后通过缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值、缺氧池末端上清液TN浓度再对污水厂现场投加的碳源剂量进行进一步优化，从而实现最佳的生物脱氮和最佳的碳源剂量和碳源药耗的降耗。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法首先利用生化系统前水样的上清液COD1浓度、TN1浓度、TP1浓度、好氧池/段末端二沉池出水或膜池上清液COD2浓度、根据TN和TP出水排放标准而设定的出水要求达到的TN2和TP2浓度，建立了现场投加碳源剂量的计算公式，污水厂可以利用取样检测的数据计算出碳源投加剂量；然后根据不同工艺选择合适的碳源投加点，碳源投加点的选择减少了碳源被DO的无谓消耗从而优化了生物脱氮中碳源的利用率；最后根据缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度差值、缺氧池末端上清液总氮浓度进一步优化碳源投加剂量。
本发明所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法强调投加的碳源只是用在缺氧池进行反硝化去除总氮而避免投加过量后剩余的碳源在好氧池被消耗造成碳源浪费和碳源药耗增加，同时也避免碳源投加不足造成总氮去除不完全和出水总氮超标，这从根本上提供了一种指导污水厂可以及时调整和优化碳源剂量的方法。
本发明所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法适用于所有的市政污水厂和非市政污水厂，可以指导水厂优化总氮去除、同时优化碳源剂量实现碳源药耗降耗。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
某工业污水厂处理水量是4万吨/天，水厂运行的是氧化沟工艺，总氮浓度出水排放标准是15mg N/L，总磷浓度出水排放标准是0.5mg P/L，现场运行的是A1/O1/A2/A3/O2(厌氧/好氧/缺氧/缺氧/好氧)+二沉池，现场投加25％乙酸钠溶液做碳源，乙酸钠测的COD数值为0.22mg COD/mg碳源。现场投加的乙酸钠剂量是320mg/L，碳源药剂成本高达0.32元/吨水，碳源主要投加在厌氧池和二级缺氧池。首先取样测定生化系统前水样上清液COD浓度为250mg/L，TN浓度为50mg N/L，TP浓度为1.0mg P/L，二级好氧池后二沉池出水COD浓度为40mg/L，根据式(2)计算出来乙酸钠需要投加的剂量只有71.5mg/L。所有投加的碳源只能用来生物除磷和反硝化去除总氮避免被好氧池消耗，而目前的工艺由于厌氧池后直接是一级好氧池，所以大部分进水可利用COD和加在厌氧池的剩余的碳源都在一级好氧池被消耗而浪费造成现场投加的乙酸钠剂量远远高于计算出来的剂量；现场通过切换氧化沟表面曝气机的运行把A1/O1/A2/A3/O2(厌氧/好氧/缺氧/缺氧/好氧)改成A1/A2/O1/A3/O2(厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧)工艺模式，根据计算得出的碳源剂量现场投加的乙酸钠剂量为75mg/L在二级缺氧池内沿着进水水流方向最早出现DO浓度小于0.5mg/L并且远离缺氧池出水口的地方以提供碳源进行反硝化，最后稳定运行后进一步检测二级缺氧池末端上清液COD浓度为42mg/L，TN浓度为12.8mg N/L；二级好氧池末端上清液COD浓度为40mg/L，TN浓度为12.9mg N/L。二级缺氧池末端上清液COD浓度和二级好氧池末端上清液COD浓度的差值为2mg/L，证明了生物脱氮碳源利用率和剂量得到了优化。所以，利用本发明的方法不仅实现了出水总氮的稳定达标，而且提高了碳源的有效利用率和碳源剂量的优化，碳源药耗成本从原先的0.32元/吨水减低到0.088元/吨水，污水厂每天节省碳源药耗9200元/天。
实施例2
某工业污水厂处理水量是10万吨/天，水厂的工艺是A/O(缺氧/好氧)+二沉池+高效沉淀池+臭氧氧化，水厂的总氮浓度出水排放标准为15mg N/L，总磷浓度出水排放标准是0.5mg P/L，水厂使用葡萄糖做碳源，葡萄糖的COD是0.9mg COD/mg葡萄糖；由于进水的COD含有不少不可生化COD，污水厂无法根据进水COD和TN的浓度计算现场的碳源投加量，所以碳源剂量经常投加不足，直接造成出水总氮不能稳定达标。取生化系统前水样测得上清液COD浓度为200mg/L，TN浓度为60mg N/L，TP浓度为0.8mg P/L，好氧池末端二沉池出水COD浓度为70mg/L，根据式(1)得出现场需要投加葡萄糖的剂量为156mg/L；现场随后在缺氧池内沿着内回流水流方向在DO浓度最早出现小于0.5mg/L并且远离缺氧池出水口的地方投加葡萄糖的剂量为160mg/L，稳定运行后，再分别取样测缺氧池末端上清液COD浓度为74mg/L，TN浓度13.2mg N/L；好氧池末端的上清液COD浓度为69mg/L，TN浓度13.1mg N/L。缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度差值为5mg/L，证明了生物脱氮的碳源的利用率和碳源剂量得到了优化。所以，利用本发明的方法投加葡萄糖做碳源进行生物脱氮，水厂实现了总氮稳定达标以及碳源剂量和药耗的优化。
实施例3
某工业污水厂水量3.5万吨/天，水厂的工艺是CAST(带有厌氧，缺氧加上好氧曝气)+二沉池+高效沉淀池，水厂的总氮浓度出水排放标准是15mg N/L，总磷浓度出水排放标准是0.5mg P/L，水厂使用合成碳源液糖做碳源，液糖的可利用COD是0.35mg COD/mg液糖；由于进水COD的并不是都可生化，污水厂无法根据进水COD计算现场的碳源投加量，所以碳源剂量经常投加不足或者过量，造成出水总氮浓度不能稳定达标或者过量投加碳源和碳源药耗飙升。取生化系统前水样测上清液COD浓度为180mg/L，TN浓度为45mg N/L，TP浓度为1mg P/L，好氧池结束曝气前水样的上清液COD浓度为60mg/L，根据式(2)得出现场需要投加液糖剂量为220mg/L，现场随后在缺氧池内沿着内回流水流方向在DO浓度最早出现小于0.5mg/L的地方投加液糖的剂量为225mg/L；稳定运行后，再分别检测缺氧池末端上清液COD浓度为66mg/L，TN浓度为12.8mg N/L；好氧曝气时段最后阶段的上清液COD浓度为62mg/L，TN浓度为12.9mg N/L。缺氧池末端和好氧曝气最后时间段上清液COD浓度差值为4mg/L，证明了生物脱氮的碳源的利用率和碳源剂量得到了优化。所以，利用本发明的方法投加液糖进行生物脱氮，水厂实现了出水总氮的稳定达标、和碳源剂量和药耗的优化。
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)计算生物脱氮过程中保持出水总氮浓度稳定达标需要投加的碳源剂量；
(2)通过选择碳源投加点来减少DO对碳源的无谓消耗从而提高生物脱氮过程中碳源的利用效率；
(3)通过缺氧池末端上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值、缺氧池末端上清液TN浓度和好氧池末端上清液TN浓度对投加的碳源剂量进行优化，实现生物脱氮、碳源剂量和碳源药耗的降耗。
2.根据权利要求1所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的碳源剂量通过如下公式计算得出：
碳源剂量(mg/L)＝((TN1–TN2)*K1–(COD1-COD2))/K2 (1)
碳源剂量(mg/L)
＝((TN1-TN2)*K1+(TP1-TP2)*K3-(COD1-COD2))/K2 (2)
其中：
TN1：生物脱氮/除磷系统前水样上清液总氮浓度或水解酸化出水上清液TN浓度，单位mg N/L；
TN2：设定的要达到的出水总氮浓度，单位mg N/L；
TP1：生物脱氮/除磷系统前水样上清液总磷浓度或水解酸化出水上清液TP浓度，单位mg P/L；
TP2：设定的要达到的出水总磷浓度，单位mg P/L；
COD1：生物脱氮除磷生化系统前水样上清液COD浓度或水解酸化池出水上清液COD浓度，单位mg/L；
COD2：最后一个好氧池后二沉池的出水COD浓度、膜池上清液COD浓度、氧化沟二沉池出水COD浓度或CAST/SBR好氧曝气工艺段结束前上清液COD浓度中的一种，单位mg/L；
K1：生物脱氮需要的COD剂量比，单位mg COD/mg TN去除；
K2：不同碳源的可利用COD，单位mg COD/mg碳源；
K3：生物除磷的COD剂量比，单位mg COD/mg TP去除。
3.根据权利要求2所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的式(1)适用于生物脱氮的缺氧/好氧工艺、缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、多级缺氧/好氧工艺、CAST工艺与设置有缺氧/好氧反应时间段的SBR工艺。
4.根据权利要求2所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的式(2)适用于生物脱氮除磷的厌氧/缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧的工艺、带有厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有前置厌氧池多级缺氧/好氧工艺、带有厌氧段/缺氧段/好氧段的CAST工艺与设置有厌氧，缺氧和好氧反应时间段的SBR工艺。
5.根据权利要求2所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的TN2浓度的设定值比TN出水排放标准低1-5mg N/L；优选的，所述的TN2浓度的设定值比TN出水排放标准低2-3mg N/L；所述的TP2浓度的设定值比TP出水排放标准低0.1-0.4mgP/L；优选的，所述的TP2浓度的设定值比TP出水排放标准低0.2-0.3mg P/L；所述的K1为2.86-8；优选的，K1为4-7；如果生物脱氮是通过特殊的氨氮硝化到亚硝氮的短程硝化和亚硝氮反硝化到氮气的短程反硝化脱氮过程，K1为1.6-5；优选的，K1为2.4-4.5；所述的K3为10-30；优选的，所述的K3为12-25。
6.根据权利要求1所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的碳源投加点：
对于缺氧/好氧工艺或缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为缺氧池内回流进水端沿着水流方向在DO浓度小于0.9mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧工艺或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为厌氧池/段、缺氧池/段或分别为厌氧池/段与缺氧池/段，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段或分别为厌氧池/段和缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池，碳源投加点为沿着内回流水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，碳源投加点为厌氧池和二级缺氧、一级缺氧池和二级缺氧池或二级缺氧的位置，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段和二级缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池/段，碳源投加点为一级缺氧沿着内回流水流方向或二级缺氧进水口沿着水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置；
对于有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同反应时间段的SBR工艺，碳源投加点为厌氧时间段或缺氧时间段，如碳源投加在缺氧时间段，DO浓度小于0.9mg/L后投加碳源，如CAST工艺，碳源投加点为缺氧区沿着进水水流方向DO浓度小于0.9mg/L的位置；
对于多级缺氧/好氧的工艺，碳源投加点为生物脱氮除磷系统进水端并随着水流方向分配到各级缺氧/好氧中的缺氧池。
7.根据权利要求6所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的碳源投加点：
对于缺氧/好氧工艺或缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为缺氧池内回流进水端沿着水流方向在DO浓度小于0.7mg/L的位置加，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧工艺或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺，碳源投加点为厌氧池/段、缺氧池/段或分别为厌氧池/段与缺氧池/段，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段或分别为厌氧池/段和缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池，碳源投加点为沿着内回流水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置，碳源投加点远离缺氧池出水口；
对于厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，碳源投加点为厌氧池和二级缺氧、一级缺氧池和二级缺氧池或二级缺氧的位置，如释磷碳源不足，碳源投加点为厌氧池/段和二级缺氧池/段，如碳源投加在缺氧池/段，碳源投加点为一级缺氧沿着内回流水流方向或二级缺氧进水口沿着水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置；
对于有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同反应时间段的SBR工艺，碳源投加点为厌氧时间段或缺氧时间段，如碳源投加在缺氧时间段，DO浓度小于0.7mg/L后投加碳源，如CAST工艺，碳源投加点为缺氧区沿着进水水流方向DO浓度小于0.7mg/L的位置；
对于多级缺氧/好氧的工艺，碳源投加点为生物脱氮除磷系统进水端并随着水流方向分配到各级缺氧/好氧中的缺氧池。
8.根据权利要求1所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的优化步骤具体为：
分别测定缺氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度、好氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度；
对于缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同时间段的SBR工艺，投加的碳源剂量需使缺氧池末端的上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且缺氧池末端的上清液COD浓度和好氧池末端的上清液COD浓度的差值为0-30mg/L；
对于缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺与厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，如碳源投加点在一级缺氧或厌氧，那么一级缺氧末端上清液COD浓度和一级好氧末端上清液COD浓度的差值为0-30mg/L，且投加的碳源剂量需使二级缺氧池末端上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且二级缺氧末端上清液和二级好氧上清液COD浓度的差值为0-30mg/L。
9.根据权利要求8所述的优化碳源剂量实现生物脱氮和碳源降耗的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的优化步骤具体为：
分别测定缺氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度、好氧池/段末端上清液COD浓度和TN浓度；
对于缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧工艺、带有缺氧/好氧分区或厌氧/缺氧/好氧分区的氧化沟工艺、带有缺氧/好氧或厌氧/缺氧/好氧不同时间段的SBR工艺，投加的碳源剂量需使缺氧池末端的上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且缺氧池末端的上清液COD浓度和好氧池末端上清液COD浓度的差值为0-20mg/L；
对于缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺与厌氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺，如碳源投加点在一级缺氧或厌氧，那么一级缺氧末端上清液COD浓度和一级好氧末端上清液COD浓度的差值为0-20mg/L，且投加的碳源剂量需使二级缺氧池末端上清液TN浓度达到TN出水排放要求标准，且二级缺氧末端上清液和二级好氧上清液COD浓度的差值为0-20mg/L。
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