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关于以甲醇为反硝化碳源的计算?

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学社博客 发表于 2019-9-14 07:54 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
1、以甲醇为碳源,反硝化反应为 6NO3-+ 5CH3OH → 3N2+ 5CO2 + 7H2O + 6OH- ,根据此反应去除1mg NO3-N 需要1.9mg CH3OH。另有以甲醇为碳源的投加量公式为C=2.47N0+1.53 N +0.87D (其中N0为硝酸盐氮浓度,N为亚硝酸盐氮浓度,D为溶解氧),这里面去除1mg NO3-N 就需要2.47mg甲醇,为何区别甚大?
4 d8 t) k' e& F* J9 U! {( s. d6 P: c" n; b* U0 T6 k2tech.cn
那是因为:; x. B; W  N# G2tech.cn

* I, K$ E. B1 j: t甲醇的B:C=0.78:1,反硝化需要的是BOD;要反硝化1g硝酸盐(以N计)需要甲醇2.47g,需要BOD=2.47*0.78=1.93g,其中的碳是BOD。
+ z) C6 t, G3 f/ X# O! D, W0 z% g/ G  F. b2tech.cn
环境学社1.jpg   j- x, {; ^1 @) b; b! D2tech.cn
5 j7 P: i" H% v# c) c2tech.cn
同时考虑同化作用。作为异养菌的反硝化菌,污泥产率是蛮高的。实际当中需要按照此来计算:6 F( P& d) W. \; n! z/ f4 \4 ?1 C2tech.cn
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环境学社2.jpg 6 s6 z: a/ H3 o2tech.cn
( L2 i& q) ?6 g( V2tech.cn
投加一般按照3倍来加。2 U, P$ b. N" E7 A2tech.cn

, e; }$ W+ t5 {2、还有2个疑问,反硝化所需碳源还有另一计算公式,
+ _  n2 r1 f2 Y3 V8 j7 k: {0 R8 C6 a$ {: Y: E, H2tech.cn
BOD=2.85 N0+1.71 N + DO(1)% z: Y# ^; z. j2tech.cn

+ v9 n$ K% D( i; d* M4 ]5 b% H; m- 1 - 按照1g甲醇相当于1.5gCOD,B/C=0.78,C(甲醇)=2.47 N0+1.53 N +0.87DO计算,去除1g硝酸盐氮所需BOD=2.47*1.5*0.78= 2.89,与(1)的系数略有差别,是否可认为是实验精度所致?
& K, ?3 M. O3 r0 X8 b; L6 O( N5 E: }6 z. ?& W0 m- t2tech.cn
- 2 - 对照2个公式的系数而言,亚硝酸盐氮的系数比列与其他两项的比列不同:2.47 / 2.85=0.87 / 1 ≠ 1.53 / 1.71 为何?当然其差值也相当小,是否也是可以忽略的?
. H) L) q* W6 L, `: I% X0 b+ d  \$ \6 N2 b/ E, J7 h  K' p. \0 s2tech.cn
那是因为:
7 o5 w) n) l( g; w, I
- z( x! ~$ G1 z- B, m$ L- 1 - BOD那个是按照氧来计算的,根据得失电子数:氧:(5*16)/氮(2*14)=2.857不是2.85,那上面写错了,1g甲醇对应1.5的COD没错,但B/C这个就不那么准确了,所以计算有误差。
. I' R6 z& j  P4 {! \. I7 G8 X9 y2 W2tech.cn
- 2 - 公式的系数不同是因为牵扯了同化,二者的同化系数污泥产率不同,怎么能让它对等,不可以忽略。对于这个问题,不能仅看数字,要看出原理。BOD的公式仅仅是化学反应式,没有包含同化部分。1 y' k# P7 ^4 x2tech.cn

: Q  t$ w' I0 Q) T9 h, B  e( f2个公式系数比值不同是由于硝酸根与亚硝酸根的污泥产率不同产生的,但是我认为,对同一个系统而言,反硝化所需总碳源BOD总是可以转化为甲醇量,假设甲醇的B/C=a,那么C(甲醇)=BOD/1.5/a 即某个系统的反硝化碳源BOD=C(甲醇)*1.5*a,即2.85 N0 +1.71 N+ DO =1.5*a*(2.47 N0 +1.53 N +0.87D ),其相关系数的比值应该是一个常数。7 {, s7 C. {5 v# H$ i2 N) N2tech.cn

: O* y( z/ A( t. i+ p0 ?当仅发生反硝化时,降解1g的硝酸盐氮和1g亚硝酸盐氮所需的BOD比值应该是5:3,而正是由于产泥系数的不同,使得反硝化及同化作用共同作用时,降解相同的硝酸盐氮与亚硝酸盐氮所需的BOD比值不是5:3,而是2.47/1.53。不知以上有何缺陷或错误,亦或比值不同仍是试验误差所致。. o9 g3 {# w( {  _2tech.cn
5 C- F* S& R4 X" p* R* \" E' b2tech.cn
对于亚硝态氮而言,电子数:BOD是3*16/2*14=1.71 对于硝态氮而言,电子数:BOD是5*16/2*14=2.86 由此2.86N0+1.71N。而对于实际中为1.53和2.47,由此计算出2.47N0+1.53N。' j! _: n5 P' y* T, j* }2tech.cn

& X" c# e6 {* r' J% P: U+ b0 X 环境学社3.jpg $ x( \5 U0 q4 z# w) E* C2tech.cn

' H8 N' z' h) }8 }7 A" I; W* i2 o由于污泥产率的不同,1个为0.04摩细胞,一个为0.056摩细胞。
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