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堿度不足,如何計算堿度的投加量?

2022-05-17 00:00:00    來(lái)源:    點(diǎn)擊:1427    喜歡:0

  1、為什么需要補充堿度?

  在脫氮工藝中,都會(huì )經(jīng)過(guò)硝化與反硝化的過(guò)程,而這兩者的交替就會(huì )出現堿度的變化:

  硝化反應過(guò)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(gè)基本反應步驟:由亞硝酸菌(Nitrosomonassp)參與將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應;硝酸菌(Nitrobactersp)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菌,它們利用CO2、CO32-、HCO3-等做為碳源,通過(guò)NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過(guò)程需要在好氧(Aerobic或Oxic)條件下進(jìn)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+109HCO3C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3

  硝化反應方程式:

  400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-C5H7O2N+400NO3-+3H2O

  硝化過(guò)程總反應式:

  NH4-+1.83O2+1.98HCO30.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3

  通過(guò)上述反應過(guò)程的物料衡算可知,在硝化反應過(guò)程中,將1克氨氮氧化為硝酸鹽氮約需耗7.14克重碳酸鹽(以CaCO3計)堿度。

  反硝化反應過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過(guò)程,反硝化菌是一類(lèi)化能異養兼性缺氧型微生物。當有分子態(tài)氧存在時(shí),反硝化菌氧化分解有機物,利用分子氧作為最終電子受體,當無(wú)分子態(tài)氧存在時(shí),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,O2-作為受氫體生成水和OH-堿度,有機物則作為碳源提供電子供體提供能量并得到氧化穩定,由此可知反硝化反應須在缺氧條件下進(jìn)行。從NO3-還原為N2的過(guò)程如下:

  NO3-NO2-NON2ON2

  反硝化過(guò)程中,反硝化菌需要有機碳源(如碳水化合物、醇類(lèi)、有機酸類(lèi))作為電子供體,利用NO3-中的氧進(jìn)行缺氧呼吸。其反應過(guò)程可以簡(jiǎn)單用下式表示:

  NO3-+4H(電子供體有機物)1/2N2+H2O+2OH-

  通過(guò)上述反應過(guò)程的物料衡算可知,在反硝化反應過(guò)程中,將1克硝酸氮還原為氮氣可以補充3.57g重碳酸鹽(以CaCO3計)堿度。

  綜上所述,硝化反應每氧化1g氨氮消耗堿度7.14g,在反硝化過(guò)程中可以補償堿度3.57g,所以,全程硝化反硝化過(guò)程需要消耗3.57g堿度。

  而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時(shí),便會(huì )耗盡污水中的堿度,使混合液中的pH值降低至7.0以下,使硝化速率降低或受到抑制。

  所以,在生物硝化脫氮中,應盡量控制混合液pH>7.0,制pH>7.0,是生物硝化系統順利進(jìn)行的前提。而要準確控制pH,則必須向污水中加堿。

  2、堿度投加量的計算

  1、一般來(lái)說(shuō),在硝化反應中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g堿度,所以硝化過(guò)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(jìn)入濾池的日平均污水量,m3/d;

  ΔCNH3-N為進(jìn)出濾池NH3-N濃度的差值,mg/L;

  7.14為硝化需堿量系數,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,一般為1.2~1.3。

  3、實(shí)際工程中進(jìn)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(jìn)行,必須滿(mǎn)足下式:

  ALKw+ALKc>ALKN+AlKE(3)

  如果堿度不足,要使硝化順利進(jìn)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(guò)程中產(chǎn)生的堿量;ALKc與系統的SRT有關(guān)系:

  當SRT>20d時(shí),可按降解每千克BOD5產(chǎn)堿0.1kg計算;

  當SRT=10~20d時(shí),按0.05kgALK/kgBOD5;

  當SRT<10d時(shí),按0.01gALK/kgBOD5。

  3、堿的選擇

  污水處理使用的堿藥劑,一般有石灰(氫氧化鈣)、燒堿(氫氧化鈉)、純堿(碳酸鈉)等!

  對于價(jià)格來(lái)說(shuō),氫氧化鈉最貴,氫氧化鈣最低;對于堿度來(lái)說(shuō),氫氧化鈉最強,碳酸鈉最低;對于產(chǎn)泥量來(lái)說(shuō),氫氧化鈣會(huì )產(chǎn)生大量的污泥,氫氧化鈉和碳酸鈉無(wú)(極少)多余污泥產(chǎn)生;對于危險性來(lái)說(shuō),氫氧化鈉屬于?;?,堿性太強,危險性最大,管理及運輸上要求較高,氫氧化鈣及碳酸鈉不屬于?;?,堿性較弱,危險性較小。

  對于堿的選擇,需要根據實(shí)際要求,有些污水廠(chǎng)因為成本原因使用氫氧化鈣,有些因為工藝需要選擇氫氧化鈉,所以,堿沒(méi)有貴賤之分,只有適不適合自己!

  近幾年,復合堿的應用也越來(lái)越多,價(jià)格比氫氧化鈉,碳酸鈉便宜(價(jià)格便宜的原因個(gè)人推測和復合碳源差不多,用了一些對于其他行業(yè)沒(méi)有多少價(jià)值的副產(chǎn)品,但是在污水行業(yè)卻是有用的資源),而且產(chǎn)泥量比氫氧化鈣少,如果合適也可以考慮!

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