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碳源投加的简易计算!涵盖除碳、脱氮、除磷工艺!

发表时间:2021-12-10 15:00作者:小莱

碳源构成微生物细胞碳水化合物中碳架的营养物质,供给微生物生长发育所需能量。含有碳元素且能被微生物生长繁殖所利用的一类营养物质统称为碳源。


碳源物质通过细胞内的一系列化学变化,被微生物用于合成各种代谢产物。微生物对碳素化合物的需求是极为广泛的,根据碳素的来源不通,可将碳源物质分为无机碳源物质和有机碳源物质。因污水中自带无机碳源及曝气会补充无机碳源(CO2),在实际生产中并不需要投加无机碳源,污水处理中所称的碳源为有机碳源!


一、除碳工艺的碳源投加简易计算


除碳工艺(例如普通活性污泥法,只是单纯为了脱除COD的工艺)中CNP比100:5:1,在实际污水处理中TP往往是过量的,很多需要配合化学除磷达标,所以以TP计算的碳源往往会偏大,实际中以氨氮的量来计算碳源的投加量。


1、外部碳源投加量简易计算方法


统一的计算式为:


Cm=20N-C   (式1)


式中


  Cm—必须投加的外部碳源量(以COD计)mg/l;

  20—CN比

  N—需要去除的TKN的量,mg/l

  C—进出水的碳源差值(以COD计)mg/l


需用去除的氮量计算


N=Ne-Ns      (式2)


式中


  Ne—进水实际TKN浓度mg/l;

  Ns—二沉池TKN排放指标mg/l


进出水的碳源差值的计算


C=Ce-Cs      (式3)


式中


  Ce—进水实际COD浓度mg/l;

  Cs—二沉池COD排放指标mg/l


2、案例计算


某城镇污水处理厂规模Q=1万m3/d,已建成稳定运行,进水COD:100mg/L,进水氨氮15mg/L,进水TP:2mg/L,二沉池出水COD≤10mg/L,氨氮N排放标准≤5mg/L,求外加碳源量。


解:按式(2)计算:


N=Ne-Ns=15-5=10(mgN/L)


代入式(3)得:


C=Ce-Cs=100-10=90mg/L


代入式(1)得:


Cm=20N-C=20×10-90=110(mgCOD/L)


则每日需外加COD量:


Cd=QCm=1×10^4×110×10^-3=1100(kgCOD/d)


若选用乙酸为外加碳源,其COD当量为1.07kgCOD/kg乙酸,乙酸量为:

1100/1.07=1028kg/d


若选用甲醇为外加碳源,其COD当量为1.5kgCOD/kg甲醇,甲醇量为:1100/1.5=733kg/d


若选用乙酸钠为外加碳源,其COD当量为0.78kgCOD/kg乙酸钠,乙酸钠量为:1100/0.78=1410kg/d


若选用葡萄糖为外加碳源,其COD当量为1.06kgCOD/kg葡萄糖,葡萄糖量为:1100/1.06=1037kg/d


二、脱氮系统碳源投加简易计算


在硝化反硝化系统中,因内回流携带DO的影响,实际中投加碳源的量并和理论值相差很大,运营中往往是按照经验公式来计算的,简单方便快捷,脱氮系统的CN比的经验值一般控制在4~6,很多时间会采用中间值计算或者通过对化验出水TN来调整投加量!


1、外部碳源投加量简易计算方法


统一的计算式为:


Cm=5N     (式4)


式中


  Cm—必须投加的外部碳源量(以COD计)mg/l;

  5—反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD计)5kg

  N—需要外部碳源去除的TN量,mg/l


需用外部碳源反硝化去除的氮量计算


N=Ne-Ns      (式5)


式中


  Ne—二沉池出水实际TN浓度mg/l;

  Ns—二沉池TN排放标准mg/l


2、案例计算:


某城镇污水处理厂规模Q=1万m3/d,已建成稳定运行,二沉池出水排放标准总氮Ns≤15mg/L,氨氮N≤5mg/L,运行数据表明氨氮已达标,而出水总氮Ne超标,经统计分析Ne=20 mg/L,求外加碳源量。


解:按式(5)计算:


N=Ne-Ns=20-15=5(mgN/L)


代入式(4)得:


Cm=5N=5×5=25(mgCOD/L)


则每日需外加COD量:


Cd=QCm=1×10^4×25×10^-3=250(kgCOD/d)


若选用乙酸为外加碳源,其COD当量为1.07kgCOD/kg乙酸,乙酸量为:

250/1.07=233kg/d


若选用甲醇为外加碳源,其COD当量为1.5kgCOD/kg甲醇,甲醇量为:250/1.5=166kg/d


若选用乙酸钠为外加碳源,其COD当量为0.78kgCOD/kg乙酸钠,乙酸钠量为:250/0.78=320kg/d


若选用葡萄糖为外加碳源,其COD当量为1.06kgCOD/kg葡萄糖,葡萄糖量为:250/1.06=235kg/d


三、除磷系统碳源投加量简易计算


聚磷菌在厌氧阶段释磷所产生的能量,主要用于其吸收低分子有机基质以作为厌氧条件下生存的基础。因此,进水中是否含有足够的有机质,是关系到聚磷菌能否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。一般认为,进水中COD/TP要大于15,才能保证聚磷菌有足够的基质,从而获得理想的除磷效果。


1、外部碳源投加量简易计算方法


统一的计算式为:


Cm=15P-C     (式6)


式中


  Cm—必须投加的外部碳源量(以COD计)mg/l;

  15—CP比

  P—需要外部碳源去除的TP量,mg/l

  C—进出水的碳源差值(以COD计)mg/l


2、需用外部碳源去除的TP量计算


P=Pe-Ps      (式7)


式中


  Pe—进水TP浓度mg/l;

  Ps—二沉池TP排放标准mg/l


进出水的碳源差值的计算


C=Ce-Cs      (式8)


式中


  Ce—进水实际COD浓度mg/l;

  Cs—二沉池COD排放标准mg/l


2、案例计算:


某城镇污水处理厂规模Q=1万m3/d,已建成稳定运行,进水COD:100mg/L,进水TP:11mg/L,二沉池出水COD≤10mg/L,TP排放标准≤1mg/L,求外加碳源量。


解:按式(7)计算:


P=Pe-Ps=11-1=10(mgN/L)


代入式(8)得:


C=Ce-Cs=100-10=90mg/L

代入式(6)得:

Cm=15P-C=15×10-90=60(mgCOD/L)

则每日需外加COD量:

Cd=QCm=1×10^4×60×10^-3=600(kgCOD/d)

若选用乙酸为外加碳源,其COD当量为1.07kgCOD/kg乙酸,乙酸量为:
600/1.07=560kg/d

若选用甲醇为外加碳源,其COD当量为1.5kgCOD/kg甲醇,甲醇量为:600/1.5=400kg/d

若选用乙酸钠为外加碳源,其COD当量为0.78kgCOD/kg乙酸钠,乙酸钠量为:600/0.78=769kg/d

若选用葡萄糖为外加碳源,其COD当量为1.06kgCOD/kg葡萄糖,葡萄糖量为:600/1.06=566kg/d