硝化反硝化系統(tǒng)加堿量的計算!
硝化反應過程:在有氧條件下,氨氮被硝化細菌所氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。他包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌(Nitrosomonas sp)參與將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應;硝酸菌(Nitrobacter sp)參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應,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NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過程需要在好氧(Aerobic或Oxic)條件下進行,并以氧做為電子受體,氮元素做為電子供體。其相應的反應式為: 亞硝化反應方程式: 55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3 硝化反應方程式: 400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O 硝化過程總反應式: NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3 通過上述反應過程的物料衡算可知,在硝化反應過程中,將1克氨氮氧化為硝酸鹽氮需好氧4.57克(其中亞硝化反應需耗氧3.43克,硝化反應耗氧量為1.14克),同時約需耗7.14克重碳酸鹽(以CaCO3計)堿度。 在硝化反應過程中,氮元素的轉化經(jīng)歷了以下幾個過程:氨離子NH4-→羥胺NH2OH→硝?;鵑OH→亞硝酸鹽NO2-→硝酸鹽NO3-。 二、反硝化細菌 反硝化反應過程: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氣而從污水中逸出,從而達到除氮的目的。反硝化是將硝化反應過程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過程,反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物。當有分子態(tài)氧存在時,反硝化菌氧化分解有機物,利用分子氧作為***終電子受體,當無分子態(tài)氧存在時,反硝化細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+做為電子受體,有機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須在缺氧條件下進行。從NO3-還原為N2的過程如下: NO3-→NO2-→NO→N2O→N2 反硝化過程中,反硝化菌需要有機碳源(如碳水化合物、醇類、有機酸類)作為電子供體,利用NO3-中的氮進行缺氧呼吸。其反應過程可以簡單用下式表示: NO3-+4H(電子供體有機物)→ 1/2N2+H2O+2OH-NO2-+3H(電子供體有機物)→ 1/2N2+H2O+OH- 綜上所述,硝化反應每氧化1g氨氮耗氧4.57g,消耗堿度7.14g,表現(xiàn)為PH值下降,在反硝化過程中,去除硝酸鹽氮的同時去除碳源,這部分碳源折合DO2.6g,另外,反硝化過程中補償堿度3.57g。 3、硝化反硝化的堿度平衡1、一般來說,在硝化反應中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度,所以硝化過程中需要的堿度量可按下式計算:堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3 (1)式中:Q為進入濾池的日平均污水量,m3/d; ΔCNH3-N為進出濾池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、對于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水,通常需要補充堿度才能使硝化反應器內的pH值維持在7.2~8.0之間。計算公式如下: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、實際工程中進行堿度核算應考慮以下幾部分: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,以及混合液中應保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進行,必須滿足下式: ALKw+ALKc>ALKN+AlKE (3)如果堿度不足,要使硝化順利進行,則必須投加純堿,補充堿度。投加的堿量可按下式計算:ΔALK=(ALKN+ALKE)—(ALKw+ALKc) (4)式中: ΔALK為系統(tǒng)應補充的堿度,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堿計算。 ALKE 為混合液中應保持的堿量,ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計)計算。 ALKw 為原污水中的總堿量; ALKc 為BOD5分解過程中產(chǎn)生的堿量;ALKc與系統(tǒng)的SRT有關系: 當SRT>20d時,可按降解每千克BOD5產(chǎn)堿0.1kg計算;當SRT=10~20d時,按0.05kgALK/kgBOD5;當SRT<10d時,按0.01gALK/kgBOD5。Q為進入濾池的日平均污水量,m3/d;ΔCNH3-N為進出濾池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)應補充的堿度,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堿計算。ALKE 為混合液中應保持的堿量,ALKE一般按曝氣池排出的混合液中剩余50mg/L堿度(以Na2CO3計)計算。ALKw 為原污水中的總堿量;ALKc 為BOD5分解過程中產(chǎn)生的堿量;ALKc與系統(tǒng)的SRT有關系: