碳源計算公式

1、碳源選擇

 

通常反硝化可利用的碳源分為快速碳源(如甲醇、乙酸、乙酸鈉等)、慢速碳源(如淀粉、蛋白質、葡萄糖等)和細胞物質。不同的外加碳源對系統的反硝化影響不同，即使外加碳投加量相同，反硝化效果也不同。

 

與慢速碳源和細胞物質相比，甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉等快速碳源的反硝化速率最快，因此應用較多。表1 對比了四種快速碳源的性能。

2、碳源投加量計算

 

1）氮平衡

 

進水總氮和出水總氮均包括各種形態的氮。進水總氮主要是氨氮和有機氮，出水總氮主要是硝態氮和有機氮。

 

進水總氮進入到生物反應池，一部分通過反硝化作用排入大氣，一部分通過同化作用進入活性污泥中，剩余的出水總氮需滿足相關水質排放要求。

 

2）碳源投加量計算

 

同化作用進入污泥中的氮按BOD5 去除量的5%計，即0.05(Si-Se)，其中Si、Se 分別為進水和出水的BOD5 濃度。

 

反硝化作用去除的氮與反硝化工藝缺氧池容大小和進水BOD5 濃度有關。

 

反硝化設計參數的概念，是將其定義為反硝化的硝態氮濃度與進水BOD5 濃度之比， 表示為Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。

 

由此可算出反硝化去除的硝態氮

[NO3--N]=KdeSi。

 

從理論上講，反硝化1kg 硝態氮消耗2.86kgBOD5，即：

Kde=1/2.86(kg NO3--N/kgBOD5)

=0.35(kg NO3--N/kgBOD5)

 

污水處理廠需消耗外加碳源對應氮量的計算公式為：

N=Ne 計 - NsNe 計=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)

 

式中：

N—需消耗外加碳源對應氮量，mg/L；

Ne 計—根據設計的污水水質和設計的工藝參數計算出能達到的出水總氮，mg/L；

Ns— 二沉池出水總氮排放標準， mg/L； 

Kde—0.35，kg

NO3--N/kgBOD5；

Si—進水BOD5 濃度，mg/L；

Se—出水BOD5 濃度，mg/L；

Ne 計需通過建立氮平衡方程計算，生化反應系統的氮平衡見圖1。

通過計算出的氮量，折算成需消耗的碳量。

除磷計算公式

1、除磷藥劑投加量的計算

國內較常用的是鐵鹽或鋁鹽，它們與磷的化學反應如式(1)?(2)?

Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)

Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)

與沉淀反應相競爭的反應是金屬離子與OH-的反應，反應式如式(3)?(4)?

Al3++3OH-→Al(OH)3↓(3)

Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(4)

由式(1)和式(2)可知去除1mol的磷酸鹽，需要1mol的鐵離子或鋁離子?

由于在實際工程中，反應并不是100%有效進行的，加之OH^-會參與競爭，與金屬離子反應，生成相應的氫氧化物，如式(3) 和式(4)，所以實際化學沉淀藥劑一般需要超量投加，以保證達到所需要的出水 P濃度?

《給水排水設計手冊》第5冊和德國設計規范中都提到了同步沉淀化學除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽 (或鐵鹽)來考慮?

為了計算方便，實際計算中將摩爾換算成質量單位?如：

1molFe=56gFe，1 molAl=27gAl，1molP=31gP；

也就是說去除1kg 磷，當采用鐵鹽時需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP；

 

當采用鋁鹽時需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP?

 

2、需要輔助化學除磷去除的磷量計算

同步沉淀化學除磷系統中，想要計算出除磷藥劑的投加量，關鍵是先求得需要輔助化學除磷去除的磷量?對于已經運行的污水處理廠及設計中的污水處理廠其算法有所不同?

1）已經運行的污水處理廠 PPrec=PEST-PER 

(5) 式中 

PPrec——需要輔助化學除磷去除的磷量，mg/L；
PEST——二沉池出水總磷實測濃度，mg/L；
PER——污水處理廠出水允許總磷濃度，mg/L? 

2）設計中的污水處理廠

根據磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP 

(6) 式中 

PIAT——生化系統進水中總磷設計濃度，mg/L； 
PBM ——通過生物合成去除的磷量，PBM= 0.01CBOD，IAT，mg/L；
CBOD，IAT——生化系統進水中 BOD5 實測濃度， mg/L； 
PBioP——通過生物過量吸附去除的磷量，mg/L?

PBioP值與多種因素有關，德國 ATV-A131標準中推薦PBioP的取值可根據如下幾種情況進行估算：

(1)當生化系統中設有前置厭氧池時，
PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT進行估算? 

(2)當水溫較低?出水中硝態氮濃度≥15mg/L，即使設有前置厭氧池，生物除磷的效果也將受到一定的影響，
PBioP可按 (0.005~0.01)CBOD，IAT 進行估算? 

(3)當生化系統中設有前置反硝化或多級反硝化池，但未設厭氧池時，
PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算?

(4)當水溫較低，回流至反硝化區的內回流混合液部分回流至厭氧池時(此時為改善反硝化效果將厭氧池作為缺氧池使用)，
PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算?