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環(huán)保知識

反硝化過程中碳源消耗量的計(jì)算及解釋

發(fā)布時(shí)間:2022年10月12日 15:35 作者:曹佩 點(diǎn)擊數(shù):

來源:環(huán)保工程師 

 

反硝化反應(yīng)是反硝化類細(xì)菌利用硝態(tài)氮/亞硝態(tài)氮為電子受體來氧化有機(jī)物或無機(jī)物從而實(shí)現(xiàn)自我繁殖的異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌的生理過程。

大體上可分為兩類,一類為異養(yǎng)菌(以有機(jī)碳源為電子供體),一類為自養(yǎng)菌(以硫自養(yǎng)反硝化菌為例,利用低價(jià)態(tài)的硫?yàn)殡娮庸w來還原硝氮/亞硝氮)。

下面我重點(diǎn)啰嗦一下異養(yǎng)型反硝化菌。

異養(yǎng)型反硝化菌是利用硝氮/亞硝氮來氧化有機(jī)物,1g的硝氮需要2.86g的COD來提供電子。此時(shí),反硝化所需要的碳氮比是2.86:1。

生存、生長和繁殖是任何生物最原始和最基本的欲望。異養(yǎng)型反硝化菌為什么要去反硝化,它又不是冤大頭,反硝化只是它生長繁殖中的一個(gè)提供能量的反應(yīng)。它們要生長,要繁殖就需要有能量,能量來源就是反硝化過程提供的。能量來源有了,那它們生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)是啥?異養(yǎng)型微生物不可能將二氧化碳合成自身有機(jī)質(zhì)的,只能利用水中的有機(jī)物來合成自身細(xì)胞的有機(jī)質(zhì),所以這個(gè)過程也是消耗碳源的。這個(gè)過程的碳源消耗量多大?在這個(gè)過程中碳源的消耗主要是用于合成自身的細(xì)胞物質(zhì),這是可以定量分析的。1g的細(xì)胞物質(zhì)相當(dāng)于1.42g的COD(有興趣的污師可以用微生物細(xì)胞的化學(xué)分子式去算一下C5H7NO2)。所以反硝化菌合成1g的細(xì)胞物質(zhì)(污泥的表觀產(chǎn)率)需要消耗1.42g的COD。

因內(nèi)回流或進(jìn)水?dāng)y帶的DO不參與反硝化反應(yīng),所以本文只討論反硝化反應(yīng)過程中碳源的消耗,暫不討論DO對碳源的影響!

綜合反硝化菌的能量來源以及自身生長繁殖后,可以得出以下公式:

△COD/△N=2.86/(1-1.42Yb)

式中:

△COD及△N指的是參與反硝化反應(yīng)的COD及硝氮;Yb指的是反硝化菌的污泥表觀產(chǎn)率(切記,是反硝化菌的污泥產(chǎn)率而不是整個(gè)系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率)。單位:gSS/gCOD。2.86:還原1g硝氮消耗的碳源量,gCOD/ gN。1.42:細(xì)胞體所貢獻(xiàn)的COD量,gCOD/ gSS。SS代表細(xì)胞。

從上式中可以看出一下問題:

2.86是最基本的能量來源需求,如果這個(gè)都滿足不了,那么反硝化菌怎么心甘情愿的去干活。

Yb污泥產(chǎn)率決定了反硝化碳源的需求量,污泥產(chǎn)率越高,反硝化碳氮比需求量越大,反之越低。

反硝化菌的污泥產(chǎn)率能低到一個(gè)什么程度?這個(gè)是個(gè)工藝及運(yùn)行工況有關(guān)的,我覺得這點(diǎn)展開來講沒有意義,如果大家感興趣,我可以單獨(dú)寫一篇關(guān)于這方面的文章。

我常說的一句話:污水處理是一個(gè)動態(tài)平衡的過程。

如市政污水AA/O工藝中三大正規(guī)軍分別是:聚磷菌、反硝化菌、硝化菌,除此之外還有大量的雜牌軍(以聚糖菌等一系列異養(yǎng)菌為主)。我們在運(yùn)行過程中需要的是三大正規(guī)軍,它們活干的好,出水必須得好,要不然對不起他們的工作。雜牌軍是只吃糧餉不干活的種,雜牌軍在爭奪糧餉(碳源)方面要強(qiáng)于正規(guī)軍,雜牌軍越多則需要的糧餉(碳源)越多,如果雜牌軍占優(yōu)勢,那么來水中那少的可憐的碳源就不夠正規(guī)軍用了,從而導(dǎo)致正規(guī)軍軍心不穩(wěn),從而使系統(tǒng)出現(xiàn)這樣那樣的問題。如何減少雜牌軍那要看各位污師的手段。

只有當(dāng)雜牌軍少了,糧餉才能更好的被正規(guī)軍(硝化菌不算)利用,出水水質(zhì)才能好,碳源投加量才能低。

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