活性汙泥中的微生物要生存、繁殖，就必須攝取營養物質，因此，汙水廠進水中就必須含有一定量的營養物質，那麼對於不同營養物質間的搭配比例是多少呢？
對於常見的營養物質搭配比例資料，相信大家都不陌生，你可能會見到下列幾種形式：C：N：P=100：5：1、COD：N：P=100：5：1、BOD5：N：P=100：5：1，到底哪個是正確的呢？當然了，書上經常看到的好像是最後一個。你的第一反應肯定是：比例資料是科學家大量試驗得出的，是的，沒錯！基本上你看到的所有跟微生物相關的資料都先由試驗資料結合理論得出的，然後再用試驗去擬合驗證，沒問題了，就會對外公佈了。
活性汙泥中的微生物要生存、繁殖，就必須攝取營養物質，因此，汙水廠進水中就必須含有一定量的營養物質，那麼對於不同營養物質間的搭配比例是多少呢？
對於常見的營養物質搭配比例資料，相信大家都不陌生，
你可能會見到下列幾種形式：
C:N:P=100:5:1
、
COD:N:P=100:5:1
、
BOD5:N:P=100:5:1
，到底哪個是正確的呢？
當然了，書上經常看到的好像是最後一個。你的第一反應肯定是：比例資料是科學家大量試驗得出的，是的，沒錯！基本上你看到的所有跟微生物相關的資料都先由試驗資料結合理論得出的，然後再用試驗去擬合驗證，沒問題了，就會對外公佈了。
為什麼要說這個問題呢，因為在計算反硝化投加碳源量的時候，總是傻傻分不清甲醇或乙酸（乙酸鈉）各自的COD與BOD
5
大小，有時折算出來的是COD，有時折算的是BOD
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，然後需要將其轉化為外碳源的實際質量，如果不清楚，那就亂套了，算出來的資料肯定是不合理的。
通常測出來的資料關係是BOD
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對於純的易降解物質，那麼 BOD 全 =COD ，從理論層面來看，確實如此，但是如果你去測，就會發現，並非這樣，可能這就是測不準（全）原理吧， 如下面的這些易降解物質。 對於什麼是BOD 5 ，什麼是COD，它們如何測定，兩者之間的區別與聯絡，這裡就不再詳細展開了，比較麻煩。以下內容重點圍繞100：5：1的來源展開。 1. 兩個分子式 C 5 H 7 NO 2 （C 5 H 7 NO 2 P 1/12 ），活性汙泥微生物的分子表示式，這個化學式可追溯於Hoover等人1952年的文章《Assimilationof Dairy Wastes by Activated Sludge》，作者透過試驗微生物對營養物的吸收量，以及對微生物組分化學定量分析得到的經驗分子式，然後基本上就一直延續使用至今，如用在各種代謝模型中。 C 6 H 12 O 6 ，葡萄糖的分子表示式，作為一種研究比較多的碳源有機物，經常出現在各種化學反應表示式中，這裡就以它為碳源物質來推導上述比例關係。為何是C 6 H 12 O 6 ，因為它確實具有 代表性 ，有機物在微生物體內的氧化分解需要涉及到一些列生化途徑，比如EMP途徑、ED途徑，同時蛋白質、脂肪也可能透過 糖異生 途徑最終轉化為糖類物質，無論外部的，還是內部的，很多地方都可看到糖的影子，如果研究碳源對微生物的影響 （純理論層面） ，它就是不二選擇。 2. 兩個半反應 任何氧化還原反應，都是由兩方參與的，電子供體方（氧化反應）和電子受體方（還原反應），參與的兩方必須保證 電荷守恆 。好氧環境下，C 6 H 12 O 6 作為外碳源，是提供電子供體的一方，它 提供的電子有兩個去處，去用於產能（能量代謝），去用於微生物的增殖（物質代謝） ，下式為C 6 H 12 O 6 同時參與能量代謝及物質代謝的 綜合表示式。 式中：前者：0價的O變成了-2價的O；後者：+4價的C變成了0價的C。 3）如果單純考慮能量代謝反應式，那麼只需將供體半反應與受體半反應（能量代謝）疊加即可；如果單純考慮物質代謝反應式，那麼只需將供體半反應與受體半反應（物質代謝）疊加即可； 如果考慮總代謝反應式，那麼就麻煩了，供體釋放的 1 個電子（ e-1 ）怎麼分給兩個受體反應呢，三七分，四六分，五五分，還是，這裡存在無數個可能？這就需要試驗來確定了，對於上述總代謝反應式而言，分給物質代謝的電子 fs 佔比 5/9 （ 55.6% ），分給能量代謝的電子 f0 佔比 4/9 （ 44.4% ），也即可以理解為 55.6% 的 C6H12O6 參與了物質代謝， 44.4% 的參與了能量代謝。 3. 100:5:1 怎麼來的 說法一： C 5 H 7 NO 2 （C 5 H 7 NO 2 P 1/12 ）分子式得出，在汙泥微生物通用分子式中，C：N：P的質量比例為60：14：2。583，有人覺得，對於外碳源而言，C的含量只有20%參與到微生物物質代謝中，那麼對於實際的比值就應該是：300：14：2。583，即116。1：5。4：1，暫且認為是100：5：1吧。這裡是實實在在的C元素含量，如果你仔細發現，透過上面的介紹，資料20%是錯誤的，從對外公佈的綜合化學反應方程式來看，參與合成的C比例（或C 6 H 12 O 6 比例）是55。9%， 因此該說法沒有依據。 說法二： 細菌C：N=4-5：1，真菌C：N=10：1，活性汙泥微生物介於兩者之間，比如取值C：N=8：1，考慮到C的含量只有40%參與到微生物物質代謝中，那麼對於實際的比值應該就是C：N=20：1，由於N：P=5：1，那麼綜合下來就是C：N：P=100：5：1，從這裡看出，此處仍是C元素含量，且這個40%和上面的20%同樣取值有問題， 所以這種說法也沒有依據。 說法三： C 6 H 12 O 6 推導來的： 1 ）首先 1gC 6 H 12 O 6 對應的化學耗氧量從下式中可以計算得出為1。067gO 2 ，也即1。067gCOD/gC 6 H 12 O 6 ，這個換算及表達關係是沒有問題的，這本來就是化學反應所需的理論需氧量，也即化學需氧量COD。 C 6 H 12 O 6 +6O 2 →6CO 2 +6H 2 O 2 ）其次 1gC 6 H 12 O 6 對應1。067gCOD，由於是易降解物質，如果非要說，COD=BOD 全 ，那麼也沒問題，但是如果去測，可能測的方法問題，測出來的資料並非能表達出上述的理論關係，測出來一般是COD>BOD 全 >BOD 5 。 3 ）再次 從下述綜合表示式來看，1gC 5 H 7 NO 2 需要消耗2。389gC 6 H 12 O 6 ， 而1gC 5 H 7 NO 2 中N、P含量分別為0。124g，0。023g，那麼C 6 H 12 O 6 ：N：P=103。8：5。4：1，如果這麼算，貌似也類似接近100：5：1， 但是這裡不能將 1g C6H12O6 等價於 1gCOD 、 1gBOD 、 1gBOD5 、 1gC 。 而1gC 6 H 12 O 6 可以等價於1。067gCOD，於是就有了 COD:N:P=110.8:5.4:1 ，暫且認為 100:5:1 ，差的不多。 3C 6 H 12 O 6 +8O 2 +2NH 3 →2C 5 H 7 NO 2 +8CO 2 +14H 2 O 你可能疑問：如果1gO 2 等價於1gCOD，那麼上式為何不用1gC 5 H 7 NO 2 反推出1。133gO 2 呢，即1。133gCOD， 那是因為這裡的 O2 只是對應於部分碳源的消耗，如果要換算外碳源與氮磷的關係，那就必須是總碳源量 ，如果用COD來表徵碳源量，那麼必須用總的COD，也即所有外碳源全部能量代謝下的耗氧量來表徵。 4 ）綜上 前兩種方法都沒有理論依據，且概念及取值模糊不清或錯誤，第三種方法來源最為可靠。100：5：1，從某種程度來說，這裡的 100 應該是 COD 更為準確 ，在最新書籍《BiologicalWastewater Treatment Principles Modelling and Design》中有這麼一句話：For instance，purple phototrophicbacteria （C1H1。8O0。38N0。18） assimilate up to 100：7：2 gCOD ， gN， gP，respectively（vs。 100：5：1 foractivated sludge），從這句話可以近似推出作者也是 認可 COD 的這種說法 的。一直想從原作者Mccarty（美國工程院院士）文獻中弄清楚到底是COD還是BOD，可惜由於相關文獻過於久遠而沒能實現。 因此 ， 100:5:1 中的 100 為 COD ， 這裡的 COD 更多的是一種可 完全 生物易降解的有機物 。 從易降解層面來說， BOD 似乎比 COD 更具表達意義，只不過在理論層面上看， COD 更易於定量化表達相關關係 。 從實用層面來看，你可以理解為 100:5:1 中的 COD 為可 完全 生物降解的 COD ，即 BOD 全 ，即 COD=BOD 全 ≈ BOD5 。 4. 100:5:1 ？ 4:1 ？ 17:1 ？ 100：5：1主要針對的是異養微生物好氧條件下去除有機物來說的，從上面的分析也可以看出，這裡暫且認為 實際應用 按BOD 5 ：N：P=100：5：1來考慮，BOD 5 ：N=100：5，BOD 5 ：P=100：1。 如果有脫氮、除磷要求，那麼就需要滿足BOD 5 ：TKN進水>4和BOD 5 ：TP>17，這個區間資料包含在100：5：1中，那麼對於4和17怎麼來的，同樣是試驗得出的資料，對於碳源表徵是BOD還是COD問題，同上，這裡就不再贅述。想說的是，規範並沒有提及上限資料，按道理其實應該存在一個上限，比如進水BOD 5 過高，那麼缺氧段反硝化完畢後仍剩餘大量的BOD 5 ，它們進入好氧池內很容易被異養微生物攝取，進而大量增殖，造成好氧池硝化細菌失去競爭優勢。不過目前的生活汙水廠很多面臨碳源不足的問題。 5. 其它 1）最新的ASM模型中可能已採用新的微生物分子式為C 1 H 1。8 O 0。5 N 0。2 （C 1 H 1。8 O 0。5 N 0。2 P 0。03 S 0。02 ），替換了原來的C 5 H 7 NO 2 （C 5 H 7 NO 2 P 1/12 ），知識也在不斷更新，只不過最先從理論層面開始。好在兩個表示式差別不大，C 1 H 1。8 O 0。5 N 0。2 換算下為C 5 H 9 NO 2。5 ，如果差別過大，那麼現有規範裡的很多資料將發生改變，如缺氧池容積計算（0。12）、耗氧量（1。42）等。 2）微生物體內的磷含量通常佔細菌細胞有機物乾重的2%左右。對於除磷的聚磷菌而言：厭氧末細胞內磷含量很低（VSS/SS=0。80）， 和一般微生物無異 ；好氧末細胞內磷含量很高（VSS/SS=0。60）， 和一般微生物差別較大 。 3）厭氧微生物產率係數為何低於好氧微生物，主要在於厭氧環境惡劣，需要產生更多能量來 維持自身生存 ，顧不上提供更多電子去生娃娃。
