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硝化反硝化系统加碱量的计算!
发布时间:2021-03-08   浏览:4556次
硝化反硝化系统加碱量的计算!


硝(xiao)(xiao)化反(fan)应(ying)(ying)过(guo)(guo)程:在有氧(yang)条件下(xia),氨氮(dan)被硝(xiao)(xiao)化细菌(jun)(jun)(jun)所氧(yang)化成(cheng)为(wei)亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)和硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)。他包括两个基本(ben)反(fan)应(ying)(ying)步骤:由亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌(jun)(jun)(jun)(Nitrosomonas sp)参与(yu)将氨氮(dan)转(zhuan)化为(wei)亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)的反(fan)应(ying)(ying);硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌(jun)(jun)(jun)(Nitrobacter sp)参与(yu)的将亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)转(zhuan)化为(wei)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)的反(fan)应(ying)(ying),亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌(jun)(jun)(jun)和硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)菌(jun)(jun)(jun)都(dou)是化能自养菌(jun)(jun)(jun),它们(men)利用CO2、CO32-、HCO3-等(deng)做为(wei)碳源,通(tong)过(guo)(guo)NH3、NH4+、或(huo)NO2-的氧(yang)化还原(yuan)反(fan)应(ying)(ying)获得能量。硝(xiao)(xiao)化反(fan)应(ying)(ying)过(guo)(guo)程需要(yao)在好(hao)氧(yang)(Aerobic或(huo)Oxic)条件下(xia)进行(xing),并以(yi)氧(yang)做为(wei)电子受体(ti),氮(dan)元素做为(wei)电子供体(ti)。其相应(ying)(ying)的反(fan)应(ying)(ying)式为(wei):


亚硝化(hua)反应方程式:


55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3


硝化(hua)反应方程(cheng)式:


400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O


硝化(hua)过程总反(fan)应(ying)式:


NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3


通过(guo)上述反应过(guo)程(cheng)的(de)物(wu)料衡算可(ke)知,在硝化(hua)(hua)反应过(guo)程(cheng)中,将1克(ke)氨(an)氮(dan)(dan)氧(yang)化(hua)(hua)为(wei)硝酸(suan)盐氮(dan)(dan)需好氧(yang)4.57克(ke)(其中亚硝化(hua)(hua)反应需耗氧(yang)3.43克(ke),硝化(hua)(hua)反应耗氧(yang)量为(wei)1.14克(ke)),同时约需耗7.14克(ke)重碳酸(suan)盐(以CaCO3计)碱度(du)。


在硝(xiao)(xiao)化反应过程中,氮元素的转化经历了以(yi)下几个过程:氨(an)离(li)子NH4-→羟(qiang)胺NH2OH→硝(xiao)(xiao)酰基(ji)NOH→亚硝(xiao)(xiao)酸盐NO2-→硝(xiao)(xiao)酸盐NO3-。


二、反硝化细菌


反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)应过程:在(zai)缺氧(yang)条件下(xia),利用反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)将亚硝(xiao)酸盐和硝(xiao)酸盐还原(yuan)为氮气(qi)而(er)从污水中逸出,从而(er)达到除氮的目的。

反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)是将硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)应过(guo)程中产(chan)生(sheng)的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸盐和亚硝(xiao)(xiao)(xiao)酸盐还原(yuan)成氮气(qi)的(de)过(guo)程,反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌是一类化(hua)(hua)(hua)能异养兼性缺氧(yang)(yang)(yang)型微生(sheng)物(wu)。当有(you)(you)分(fen)子(zi)(zi)态(tai)氧(yang)(yang)(yang)存在(zai)(zai)时,反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)分(fen)解有(you)(you)机(ji)物(wu),利用(yong)分(fen)子(zi)(zi)氧(yang)(yang)(yang)作为(wei)(wei)***终(zhong)电(dian)子(zi)(zi)受体(ti),当无分(fen)子(zi)(zi)态(tai)氧(yang)(yang)(yang)存在(zai)(zai)时,反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)细菌利用(yong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸盐和亚硝(xiao)(xiao)(xiao)酸盐中的(de)N3+和N5+做为(wei)(wei)电(dian)子(zi)(zi)受体(ti),有(you)(you)机(ji)物(wu)则(ze)作为(wei)(wei)碳源提供电(dian)子(zi)(zi)供体(ti)提供能量(liang)并得到氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)稳定,由此可知反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)应须在(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)(yang)条件下(xia)进行。从NO3-还原(yuan)为(wei)(wei)N2的(de)过(guo)程如下(xia):


NO3-→NO2-→NO→N2O→N2


反(fan)硝(xiao)化过(guo)程中(zhong),反(fan)硝(xiao)化菌需要有(you)机碳(tan)源(如碳(tan)水化合物(wu)、醇类(lei)、有(you)机酸类(lei))作(zuo)为电子供体,利(li)用(yong)NO3-中(zhong)的氮进行(xing)缺氧呼吸。其(qi)反(fan)应(ying)过(guo)程可以简单用(yong)下(xia)式表示:


NO3-+4H(电子供体有机(ji)物)→ 1/2N2+H2O+2OH-
NO2-+3H(电子供体有机物)→ 1/2N2+H2O+OH-


综上所述,硝(xiao)化反(fan)应每氧化1g氨(an)氮(dan)耗氧4.57g,消耗碱(jian)度7.14g,表现为PH值下降,在反(fan)硝(xiao)化过程中,去(qu)(qu)除硝(xiao)酸盐(yan)氮(dan)的(de)同时去(qu)(qu)除碳(tan)源,这部分碳(tan)源折(zhe)合DO2.6g,另外,反(fan)硝(xiao)化过程中补偿碱(jian)度3.57g。 


3、硝(xiao)化反(fan)硝(xiao)化的碱度平衡


1、一(yi)般来说(shuo),在硝化(hua)反应中每(mei)硝化(hua)lgNH3-N需(xu)要消(xiao)耗7.14g碱度,所以硝化(hua)过程中需(xu)要的碱度量可按下式(shi)计算:

碱度=7.14×QΔCNH3-N×10-3   (1)

式中(zhong):

Q为(wei)进入滤(lv)池的(de)日平(ping)均污水量,m3/d;

ΔCNH3-N为进出滤(lv)池NH3-N浓(nong)度的(de)差值,mg/L;

7.14为硝(xiao)化需碱量(liang)系数,kg碱度/kgNH3-N。


2、对于含(han)氨氮浓度(du)(du)较高的工业废水,通(tong)常需要补充(chong)碱度(du)(du)才(cai)能使(shi)硝(xiao)化反(fan)应器内(nei)的pH值(zhi)维(wei)持在7.2~8.0之(zhi)间。计算公式如下:

碱度(du)=K×7.14×QΔCNH3-N×10-3  (2)

式中,K为安全(quan)系数(shu),一般(ban)为1.2~1.3。

3、实际(ji)工程中进(jin)行碱度(du)核算应考虑以下几(ji)部分:入流污水中(zhong)的碱(jian)(jian)度,生(sheng)物硝化消(xiao)耗(hao)的碱(jian)(jian)度,分解BOD5产生(sheng)的碱(jian)(jian)度,以(yi)及混(hun)合液中(zhong)应保(bao)持的剩余碱(jian)(jian)度。要使生物(wu)硝化顺利进行,必须满足下式: 

ALKw+ALKc>ALKN+AlKE (3)

如果碱度不足,要使(shi)硝(xiao)化顺利(li)进行(xing),则必须(xu)投(tou)加纯碱,补充碱度。投加的碱量可按下式(shi)计算:

ΔALK=(ALKN+ALKE)—(ALKw+ALKc)  (4)

式(shi)中:

ΔALK为系统应(ying)补充的碱度,mg/L;


ALKN  为生物硝化消耗的碱量;ALKN一般(ban)按(an)硝化每kgNH3-N消耗7.14kg碱计算。


ALKE  为混(hun)合液(ye)中应保持(chi)的碱量,ALKE一般按(an)曝气(qi)池排出的混(hun)合液(ye)中剩余50mg/L碱度(du)(以Na2CO3计(ji))计(ji)算(suan)。


ALKw 为原污水中(zhong)的总碱(jian)量(liang);


ALKc 为BOD5分解过程中产生的(de)碱量(liang);ALKc与(yu)系统的SRT有(you)关系:

当SRT>20d时,可按(an)降解每千克BOD5产(chan)碱0.1kg计算;
当(dang)SRT=10~20d时(shi),按0.05kgALK/kgBOD5;
当(dang)SRT<10d时,按0.01gALK/kgBOD5。















Q为进入滤池的日平均污水量,m3/d;

ΔCNH3-N为进出滤(lv)池NH3-N浓(nong)度的差值,mg/L;

7.14为硝化需碱(jian)量(liang)系数,kg碱(jian)度/kgNH3-N。


ΔALK为系统(tong)应(ying)补充的碱度,mg/L;


ALKN  为生物硝化(hua)消耗的碱量(liang);ALKN一般按(an)硝化每kgNH3-N消(xiao)耗7.14kg碱计算。


ALKE  为混合液(ye)中应(ying)保持的碱(jian)量,ALKE一般按(an)曝(pu)气池排(pai)出的混合液(ye)中剩余50mg/L碱(jian)度(以Na2CO3计(ji))计(ji)算。


ALKw 为原污(wu)水(shui)中的(de)总碱(jian)量(liang);


ALKc 为BOD5分解(jie)过程(cheng)中产(chan)生的碱量;ALKc与系(xi)统的SRT有关系(xi):


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