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硝化反硝化系統(tǒng)加堿量的計(jì)算!
發(fā)布時(shí)間:2021-03-08   瀏覽:3072次


硝化反應(yīng)過(guò)程:在有氧條件下,氨氮被硝化細(xì)菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。他包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟:由亞硝酸菌(Nitrosomonas sp)參與將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);硝酸菌(Nitrobacter sp)參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng),亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌,它們利用CO2、CO32-、HCO3-等做為碳源,通過(guò)NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應(yīng)獲得能量。硝化反應(yīng)過(guò)程需要在好氧(Aerobic或Oxic)條件下進(jìn)行,并以氧做為電子受體,氮元素做為電子供體。其相應(yīng)的反應(yīng)式為:


亞硝化反應(yīng)方程式:


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


硝化反應(yīng)方程式:


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


硝化過(guò)程總反應(yīng)式:


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


通過(guò)上述反應(yīng)過(guò)程的物料衡算可知,在硝化反應(yīng)過(guò)程中,將1克氨氮氧化為硝酸鹽氮需好氧4.57克(其中亞硝化反應(yīng)需耗氧3.43克,硝化反應(yīng)耗氧量為1.14克),同時(shí)約需耗7.14克重碳酸鹽(以CaCO3計(jì))堿度。


在硝化反應(yīng)過(guò)程中,氮元素的轉(zhuǎn)化經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程:氨離子NH4-→羥胺NH2OH→硝酰基NOH→亞硝酸鹽NO2-→硝酸鹽NO3-。


二、反硝化細(xì)菌


反硝化反應(yīng)過(guò)程:在缺氧條件下,利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?,從而達(dá)到除氮的目的。

反硝化是將硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^(guò)程,反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物。當(dāng)有分子態(tài)氧存在時(shí),反硝化菌氧化分解有機(jī)物,利用分子氧作為***終電子受體,當(dāng)無(wú)分子態(tài)氧存在時(shí),反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+做為電子受體,有機(jī)物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定,由此可知反硝化反應(yīng)須在缺氧條件下進(jìn)行。從NO3-還原為N2的過(guò)程如下:


NO3-→NO2-→NO→N2O→N2


反硝化過(guò)程中,反硝化菌需要有機(jī)碳源(如碳水化合物、醇類、有機(jī)酸類)作為電子供體,利用NO3-中的氮進(jìn)行缺氧呼吸。其反應(yīng)過(guò)程可以簡(jiǎn)單用下式表示:


NO3-+4H(電子供體有機(jī)物)→ 1/2N2+H2O+2OH-
NO2-+3H(電子供體有機(jī)物)→ 1/2N2+H2O+OH-


綜上所述,硝化反應(yīng)每氧化1g氨氮耗氧4.57g,消耗堿度7.14g,表現(xiàn)為PH值下降,在反硝化過(guò)程中,去除硝酸鹽氮的同時(shí)去除碳源,這部分碳源折合DO2.6g,另外,反硝化過(guò)程中補(bǔ)償堿度3.57g。 


3、硝化反硝化的堿度平衡


1、一般來(lái)說(shuō),在硝化反應(yīng)中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度,所以硝化過(guò)程中需要的堿度量可按下式計(jì)算:

堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3   (1)

式中:

Q為進(jìn)入濾池的日平均污水量,m3/d;

ΔCNH3-N為進(jìn)出濾池NH3-N濃度的差值,mg/L;

7.14為硝化需堿量系數(shù),kg堿度/kgNH3-N。


2、對(duì)于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水,通常需要補(bǔ)充堿度才能使硝化反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在7.2~8.0之間。計(jì)算公式如下:

堿度=K×7.14×QΔCNH3-N×10-3  (2)

式中,K為安全系數(shù),一般為1.2~1.3。

3、實(shí)際工程中進(jìn)行堿度核算應(yīng)考慮以下幾部分:入流污水中的堿度,生物硝化消耗的堿度,分解BOD5產(chǎn)生的堿度,以及混合液中應(yīng)保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進(jìn)行,必須滿足下式: 

ALKw+ALKc>ALKN+AlKE (3)

如果堿度不足,要使硝化順利進(jìn)行,則必須投加純堿,補(bǔ)充堿度。投加的堿量可按下式計(jì)算:

ΔALK=(ALKN+ALKE)—(ALKw+ALKc)  (4)

式中:

ΔALK為系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)充的堿度,mg/L;


ALKN  為生物硝化消耗的堿量;ALKN一般按硝化每kgNH3-N消耗7.14kg堿計(jì)算。


ALKE  為混合液中應(yīng)保持的堿量,ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計(jì))計(jì)算。


ALKw 為原污水中的總堿量;


ALKc 為BOD5分解過(guò)程中產(chǎn)生的堿量;ALKc與系統(tǒng)的SRT有關(guān)系:

當(dāng)SRT>20d時(shí),可按降解每千克BOD5產(chǎn)堿0.1kg計(jì)算;
當(dāng)SRT=10~20d時(shí),按0.05kgALK/kgBOD5;
當(dāng)SRT<10d時(shí),按0.01gALK/kgBOD5。















Q為進(jìn)入濾池的日平均污水量,m3/d;

ΔCNH3-N為進(jìn)出濾池NH3-N濃度的差值,mg/L;

7.14為硝化需堿量系數(shù),kg堿度/kgNH3-N。


ΔALK為系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)充的堿度,mg/L;


ALKN  為生物硝化消耗的堿量;ALKN一般按硝化每kgNH3-N消耗7.14kg堿計(jì)算。


ALKE  為混合液中應(yīng)保持的堿量,ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計(jì))計(jì)算。


ALKw 為原污水中的總堿量;


ALKc 為BOD5分解過(guò)程中產(chǎn)生的堿量;ALKc與系統(tǒng)的SRT有關(guān)系:


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