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为什么CNP比控制在100:5:1?

2021/12/29 10:51:46 来源:环保工程师 作者: 阅读数:2205次

为什么要求碳氮比100:5:1?高氨氮废水,处理氨氮主要是硝化菌起作用,要想提高污泥浓度为什么要加碳源,硝化菌不是自养菌么?

对应CNP比的数值,很多小伙伴都存在误区,其实工艺不同CNP比也不同,好氧除碳工艺要求CN比100:5:1,脱氮工艺要求CN比4~6,除磷工艺要求CP比15:1,厌氧除碳工艺要求CNP比300:5:1,可以看出CNP比100:5:1只是好氧除碳工艺的要求,那这个比例是怎么来的?本文做一下介绍及不同工艺碳源的投加计算!

 

1、CNP比100:5:1是怎么来的?

1)CNP比100:5:1的比例是针对于好氧除碳工艺的营养比!而非厌氧与脱氮工艺的CNP比!

2)碳氮磷代表的值,C目前争议最多,代表COD或者BOD各有支持人群(其实工程应用比较灵活,多了少加,少了多加,营养源的计算只是一个大体的估值,笔者颜胖子个人偏重于COD的说法,这样的计算结果不会使碳源投加过量,毕竟一切服务于实际);N一般指总凯氏氮(TKN),包括有机氮和氨氮,但不包括亚硝氮和硝态氮;而磷最没有争议性一般为正磷酸盐。

3)100:5:1比例的来源:

说法一:Mc Carty于1970年将细菌原生质分子式定为C5H7O2N,若包括磷为C60H87N12O23P,其中C、N、P所占的百分数分别为52.4%、12.2%、2.3%。对于好氧生物处理过程来说,在被降解的BOD5中,约有20%的物质被用于细胞物质的合成,80%被用来进行能量代谢所以进水中BOD:N:P=(52.4%/20%):12.2%:2.3%=100:5:1。

说法二:细菌C:N=4-5,真菌C:N=10,活性污泥系统中的C:N=8(介于二者之间),同时由于只有40%的碳源进入到细胞中,所以这个比例就是20,即100:5磷的比例参照一。

 

2、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

 

3、脱氮工艺碳源投加简易计算

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

 

4、除磷工艺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

 

3)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


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