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关于反硝化碳源投加量的计算

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学社教育 发表于 2019-11-14 08:09 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
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。! G" o: v" F6 v! w1 y, x8 D2 f2tech.cn

! j* w  t( f( g/ S' _. L" }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。
: p* ?$ u+ T7 ~( V# H4 Y* H3 ]9 a5 `, y% Y2tech.cn
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O(1)
  S3 g  j1 m3 b* u
1 v" }7 f9 C/ ~6 }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。
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, R9 B- @# \$ p  x# j! W6NO3-+5CH3OH→* M1 C' s/ ^5 o5 Y$ B2tech.cn

, e" r; u9 u. ]) ^4 A/ ^/ x3N2+5CO2+7H2O+6OH-(2)! u; a' W/ E% Y7 v; T2tech.cn

3 @6 O( H: N4 D" A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。9 y' y- F; d) |) j4 ^, }  C2tech.cn
* m, G* X7 m( m- j0 c2tech.cn
2、反硝化的时候,如果包含微生物自身生长,如(3)式所示。) {, Z% c) ^) P3 I2tech.cn
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NO3-+1.08CH3OH  K( M/ ?5 ~  |2tech.cn

+ `9 l5 ]' F! r2 l+ S, H→0,065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-(3)
; M0 V* J7 T4 X8 r- `' m1 X
$ D. `: I: [3 k2 z) O, e同样的道理,我们可以计算出C/N=3.70。) k1 ^* P) ]3 e% i2 H' N2tech.cn
0 k7 x7 }$ v+ x  s8 e* z9 ]7 P2tech.cn
3、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。0 T$ [9 p6 N( j5 T2tech.cn

8 o5 n0 J+ K8 \" g) S如果我们把(1)、(2)两式整理,6 ^7 V5 U: g* l9 @# Q* y0 o2tech.cn

4 e. Y% F$ ^3 X& @4 ~- TN2+2.5O2+2OH-→2NO3-+H2O; a* m' s& s- U% @2tech.cn

/ G5 N1 _% l+ a9 v有负离子不方便,我们在两边减去2OH-,( X; `. Q: @# t: M6 F, a# |2tech.cn
7 V2 h: m* R8 v" M2tech.cn
N2+2.5O2→N2O5+ a/ h, \) f( u( J4 ^) l' |( }2tech.cn
7 @1 A. H6 a: y: a  K+ K0 ?2 D5 ]2tech.cn
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。3 X* e! C4 X/ x: F5 i( `$ a2tech.cn
; l' |$ E) {3 u* O& p2tech.cn
这样就更简单了,C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86
8 U/ w! Y" s3 L9 s! T# g5 R
' ^' v$ `6 N" M+ S4 n  \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& h) S; B5 \' O9 T0 |2tech.cn

' @6 ~3 ^! o) E0 A4 m4、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。
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$ \8 Q- A1 |/ Z6 k2 I5 s% m1 i* H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!% C) \. e+ w- r2tech.cn

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