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污水脫氮反硝化碳源,究竟如何計(jì)算才準(zhǔn)確?

來源:王俊安 環(huán)保水圈      發(fā)布時(shí)間:2019-12-01       閱讀次數(shù):

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污水進(jìn)行反硝化時(shí),需要一定的碳源,教科書、文獻(xiàn)中都有參考數(shù)據(jù),但是具體怎么得出的,很多人不清楚。

我們說的C,其實(shí)大多數(shù)時(shí)候指的是COD(化學(xué)需氧量),即所謂C/N實(shí)際為COD/N。

COD是用需氧量來衡量有機(jī)物含量的一種方法,如甲醇氧化的過程可用(1)式所示,二者并不相同,但二者按照比例增加,有機(jī)物越多,需氧量也越多。

因此,我們可以用COD來表征有機(jī)物的變化。


CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O

(1)


1. 反硝化的時(shí)候,如果不包含微生物自身生長,方程式非常簡單,通常以甲醇為碳源來表示。


6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-

(2)


由(1)式可以得到甲醇與氧氣(即COD)的對應(yīng)關(guān)系:1mol甲醇對應(yīng)1.5mol氧氣;

由(2)式可以得到甲醇與NO3-的對應(yīng)關(guān)系,1mol甲醇對應(yīng)1.2molNO3-;

兩者比較可以得到:

1molNO3--N對應(yīng)1.25molO2,即14gN對應(yīng)40gO2,因此C/N=40/14=2.86。


2. 反硝化的時(shí)候,如果包含微生物自身生長,如(3)式所示。


NO3-+1.08CH3OH→

0,065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-

(3)


同樣的道理,我們可以計(jì)算出C/N=3.70。


3. 附注:本來事情到這里已經(jīng)算完了,但是偶還想發(fā)揮一下第一種情況,以下計(jì)算只是一種化學(xué)方程式的數(shù)學(xué)計(jì)算,不代表真的發(fā)生這樣的反應(yīng)。


如果我們把(1)、(2)兩式整理,


N2+2.5O2+2OH-→2NO3-+H2O

有負(fù)離子不方便,我們在兩邊減去2OH-,

N2+2.5O2→N2O5


其中,N源于NO3-,O可以代表有機(jī)物,因此,對應(yīng)不含微生物生長的反硝化的理論碳源的需求量,實(shí)際就是相當(dāng)于把N2氧化成N2O5的需氧量,進(jìn)一步說就是N2O5分子中O/N的質(zhì)量比。


這樣就更簡單了:

C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86


依次可以類推出:

NO2--N的純反硝化的理論C/N比是N2O3分子中O/N的質(zhì)量比=16×3/(14×2)=12/7=1.71