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【干货】污水脱氮反硝化碳源如何计算

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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。

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图片源于网络

我们说的C,其实大多数时候指的是COD(化学需氧量),即所谓C/N实际为COD/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。

CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2 H2O (1)

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。

6NO3- +5 CH3OH → 3 N2 + 5CO2 + 7 H2O + 6OH- (2)

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,1mol NO3--N对应1.25 molO2,即14gN对应40gO2,因此C/N=40/14=2.86。

2. 反硝化的时候,如果包含微生物自身生长,如(3)式所示。

NO3- + 1.08 CH3OH → 0,065C5H7NO2 + 0.47 N2 + 1.68CO2 + HCO3- (3)

同样的道理,我们可以计算出C/N=3.70。

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。

如果我们把(1)、(2)两式整理,

N2 + 2.5O2 + 2OH- → 2NO3- + H2O

有负离子不方便 ,我们在两边减去2OH-,

N2 + 2.5O2 → N2O5

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。

这样就更简单了,C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86.

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.

2017年11月6日 11:40
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