调试运管 计算:反硝化碳源投加量 [复制链接]

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京东
污水处理进行反硝化时,需要一定的碳源,教科书、文献中都有参考数据,但是具体怎么得出的,很多人不清楚。" l3 R$ d1 n" G5 B) D6 [

  l: T7 n: J, t  I, p* W$ |, N. o
  D0 Z2 N/ x6 ]$ a& z; l* M我们说的碳源,在工程实践中一般是指的是COD(化学需氧量),而CN比中的N,没有特殊情况(进水有机氮很少)下是指NH3-N(氨氮),即所谓C/N实际为COD/NH3-N,COD是用需氧量来衡量有机物含量的一种方法,如甲醇氧化的过程可用(1)式所示,二者并不相同,但二者按照比例增加,有机物越多,需氧量也越多。因此,我们可以用COD来表征有机物的变化。3 T( k  _6 T; W# S8 U( |7 c
8 n7 g7 ?5 R. u4 g& `& B3 [3 L8 e
CH3OH+1.5O2 → CO2+2H2O(1)* G2 G1 R" w3 W! u) m
* ^' O( W5 C% n- m
1、反硝化的时候,如果不包含微生物自身生长,方程式非常简单,通常以甲醇为碳源来表示。1 r) c8 A( s1 g

+ j) u  N# G$ l1 R/ i! U8 X$ O* m6NO3-+5CH3OH → 3N2+5CO2+7H2O+6OH-(2)
7 I1 l, U& G8 K
" y1 e1 e0 i1 P由(1)式可以得到甲醇与氧气(即COD)的对应关系:1mol甲醇对应1.5mol氧气,由(2)式可以得到甲醇与NO3-的对应关系,1mol甲醇对应1.2molNO3-,两者比较可以得到,1molNO3--N对应1.25molO2,即14gN对应40gO2,因此C/N=40/14=2.86。
" S/ n* c( r6 v: k8 z: ^/ m- y2 A, R% ?, w
2、反硝化的时候,如果包含微生物自身生长,如(3)式所示。7 t' H" r" O  j6 l% b0 h) n

7 D+ L. t5 ]' u) ?* z: c5 X5 YNO3-+1.08CH3OH → 0.065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-(3)! @: F) `( W! \/ h- @) D6 e

- e% H" T5 C9 Y5 ~同样的道理,我们可以计算出C/N=3.70。
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  B' |( Y0 p4 W! V3、附注:本来事情到这里已经算完了,但是偶还想发挥一下第一种情况,以下计算只是一种化学方程式的数学计算,不代表真的发生这样的反应。" s& Y+ \; k; r- w% i

; U& K  ^) \$ J) l1 O7 Z如果我们把(1)、(2)两式整理,
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# e1 h$ \/ ?+ e7 S2 h: wN2+2.5O2+2OH- → 2NO3-+H2O
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4 a5 S+ n+ X  R3 L" @9 o9 r3 R$ Q有负离子不方便,我们在两边减去2OH-,/ K2 h! t' R8 s% [: Y

7 Q/ N+ h' v! X6 K" G( GN2+2.5O2 → N2O5
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其中,N源于NO3-,O可以代表有机物,因此,对应不含微生物生长的反硝化的理论碳源的需求量,实际就是相当于把N2氧化成N2O5的需氧量,进一步说就是N2O5分子中O/N的质量比。
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4 ^; N- p% g- b' }# k这样就更简单了,C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86
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: _+ Z; c5 k, o. q$ H8 u# e依次可以类推出NO2--N的纯反硝化的理论C/N比是N2O3分子中O/N的质量比=16×3/(14×2)=12/7=1.71
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2 z" p- Q* C/ |( f+ _$ E4、理论上只要CN比为2.86时,就可以完全脱氮,如果在加上微生物自身生长,CN比为3.70时可以完全脱氮,但是理论终究是理论,并没有考虑内回流所携带的氧气。5 E6 A$ f6 f+ T4 |
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正常情况下,反硝化菌只有在消耗完内回流携带的氧气之后才进行反硝化,所有,这一部分的氧气也是消耗了碳源,根据笔者多年现场经验及与其他污师交流,一般AO脱氮工艺的CN比控制在4-6之间!
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