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如何計算外加碳源投加量?

發布時間:2023-9-1 16:19:38  來源:北極星環保網  作者:


碳源構成微生物細胞碳水化合物中碳架的營養物質,供給微生物生長發育所需能量。含有碳元素且能被微生物生長繁殖所利用的一類營養物質統稱為碳源。

碳源物質通過細胞內的一系列化學變化,被微生物用于合成各種代謝產物。微生物對碳 素化合物的需求是極為廣泛的,根據碳素的來源不通,可將碳源物質分為無機碳源物質和有機碳源物質。因污水中自帶無機碳源及曝氣會補充無機碳源(CO2),在實際生產中并不需要投加無機碳源,污水處理中所稱的碳源為有機碳源!

在污水處理過程中,外加碳源應用工藝主要包括:①活性污泥培養;②脫氮系統;③除磷系統。三大污水凈化工藝中外加碳源投加量計算簡述如下。

一、如何計算活性污泥培養碳源投加量?

活性污泥培養過程中,C/N/P=100/5/1,在實際污水處理中 TP 往往是過量的,很多需要配合化學除磷達標,所以以 TP 計算的碳源往往會偏大,實際中以氨氮的量來計算碳源的投 加量。

01 活性污泥培養碳源投加量統一的計算式為:

Cm=20 ΔN-ACOD……………(公式①)

式中:

Cm— 外部碳源投加量(以 COD 計)mg/L;

20 — C/N 比值常數;

N — 需要去除的 TKN 的量,mg/L;

ΔCOD — 進出水的碳源差值(以 COD 計)mg/L;

需用去除的氮量計算式為:

ΔN=NL-NP……………(公式②)

式中:

NL— 進水實際 TKN 濃度 mg/L;

NP— 二沉池 TKN 排放指標 mg/L;

進出水的碳源差值的計算式為:

ΔCOD = CODL- CODP……………(公式③)

式中:

CODL—進水實際 COD 濃度 mg/L;

CODP—二沉池 COD 排放指標 mg/L。

02 案例說明

某城鎮污水處理廠規模 Q=20000m3/d,已建成穩定運行,進水 COD:100mg/L,進水氨:50mg/L,進水 TP:2mg/L,二沉池出水 COD≤10mg/L,氨氮 N 排放標準≤10mg/L,求外加碳源量。

解:

按公式②計算:

ΔN=NL-NP=50-10=40(mg/L)

代入公式③得:

ΔCOD = CODL- CODP=100-10=90mg/L

代入公式①得:

Cm=20 ΔN - ΔCOD=20×40-90=710(mg/L)

則每日需外加 COD 量:

Cd= Q•Cm=20000m3/d×710×10-3=14200(kgCOD/d)

若選用乙酸為外加碳源,其 COD 當量為 1.07kgCOD/kg 乙酸, 乙酸投加量為:14200/1.07=13271 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源,其 COD 當量為 1.5kgCOD/kg 甲醇, 甲醇投加量為:14200/1.5=9466.7 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源,其 COD 當量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉, 乙酸鈉投加量為:14200/0.78=18205 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源,其 COD 當量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖, 葡萄糖投加量為:14200/1.06=13396 kg/d。

二、如何計算脫氮系統碳源投加量?

在硝化反硝化脫氮系統中,因內回流攜帶 DO 的影響,實際中外加碳源投加量和理論值相差較大,運營中常按照經驗公式來計算,脫氮系統的 C/N=4~6 為經驗值,多采用中間值計算或者通過對化驗出水 TN 來調整投加量!

01 脫氮系統外加碳源投加量統一的計算式為:

Cm=5 ΔN……………(公式④)

式中:

Cm—外部碳源投加量(以 COD 計)mg/L;

5 — 反硝化 1kgNO-3-N 需投加外部碳源(以 COD 計)5kg;

ΔN — 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計算:

ΔN=Ne-Np……………(公式⑤)

式中:

Ne— 二沉池出水實際 TN 濃度 mg/L;

NP— 二沉池 TN 排放標準 mg/L。

02 案例說明

某城鎮污水處理廠規模 Q=20000m3/d,已建成穩定運行,二沉池出水排放標準總NP≤15mg/L,氨氮≤5mg/L,運行數據表明氨氮已達標,而出水總氮 Ne 超標,經統計分析 Ne=20 mg/L,求外加碳源量。

解:

按公式⑤計算:

ΔN=Ne-NP=20-15=5(mg/L)

代入公式④得:

Cm=5 ΔN=5×5=25(mg/L)

則每日需外加 COD 量:

Cd= Q•Cm=V20000×25×10-3=500(kgCOD/d)

若選用乙酸為外加碳源,其 COD 當量為 1.07kgCOD/kg 乙酸, 乙酸投加量為:500/1.07=466 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源,其 COD 當量為 1.5kgCOD/kg 甲醇, 甲醇投加量為:500/1.5=332 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源,其 COD 當量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉, 乙酸鈉投加量為:500/0.78=640 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源,其 COD 當量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖, 葡萄糖投加量為:500/1.06=470 kg/d。

三、如何計算除磷系統碳源投加量?

聚磷菌在厭氧階段釋磷所產生的能量,主要用于其吸收低分子有機基質以作為厭氧條件下生存的基礎。因此進水中是否含有足夠的有機質,是關系到聚磷菌能否在厭氧條件下順利生存的重要因素。一般認為,進水中 COD/TP 要大于15,即可保證聚磷菌有足夠的基質, 從而獲得理想的除磷效果。

01 除磷系統外部碳源投加量統一的計算式為:

Cm=15 ΔP - ΔCOD=5……………(公式⑥)

式中:

Cm—外部碳源投加量(以 COD 計)mg/L;

15—C/P 比值常數;

ΔP—需要外部碳源去除的 TP 量,mg/L;

ΔCOD—進出水的碳源差值(以 COD 計)mg/L。

需用外部碳源去除 TP 量的計算式為:

ΔP=PL- PP……………(公式⑦)

式中:

PL— 進水 TP 濃度 mg/L;

PP— 二沉池 TP 排放標準 mg/L;

進出水的碳源差值的計算式為:

ΔCOD = CODL- CODP……………(公式⑧)

式中:

CODL—進水實際 COD 濃度 mg/L;

CODP—二沉池 COD 排放指標 mg/L。

02 案例說明

某城鎮污水處理廠規模 Q=20000m3/d,已建成穩定運行,進水 COD:100mg/L,進水 TP:10.5mg/L,二沉池出水 COD≤10mg/L,TP 排放標準≤0.5mg/L,求外加碳源量。

解:

按公式⑦計算:

ΔP=PL- PP=10.5-0.5=10(mg/L)

代入公式⑧得:

ΔCOD = CODL- CODP=100-10=90(mg/L)

代入公式⑥得:

Cm=15 ΔP - ΔCOD =15×10-90=60(mg/L)

則每日需外加 COD 量:

Cd= Q•Cm=20000×60×10-3=1200(kgCOD/d)

若選用乙酸為外加碳源,其 COD 當量為1.07kgCOD/kg 乙酸, 乙酸量為:1200/1.07=1120 kg/d。

若選用甲醇為外加碳源,其 COD 當量為 1.5kgCOD/kg 甲醇, 甲醇量為:1200/1.5=800 kg/d。

若選用乙酸鈉為外加碳源,其 COD 當量為 0.78kgCOD/kg 乙酸鈉, 乙酸鈉量為:1200/0.78=1538 kg/d。

若選用葡萄糖為外加碳源,其 COD 當量為 1.06kgCOD/kg 葡萄糖, 葡萄糖量為:1200/1.06=1132 kg/d。

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