在污水处理中营养的投加很重要,投加量的计算为营养的投加提供了参考,所以计算的正确性尤为重要!
一般来说,除碳工艺选择TKN(凯氏氮,氨氮+有机氮的值)的量来计算,不过对于市政污水,没有工业废水混合的情况下,有机氮很少的,可以直接用氨氮,反正你自己的来水有没有有机氮自己清楚,自己判断!为什么除碳工艺没有硝态氮,这里说清楚一下,大家理解后就能记住了,因为单纯的除碳工艺,微生物无法利用硝态氮代谢(合成+分解)只能利用氨氮。
脱氮工艺选择TN(总氮,氨氮+硝态氮+有机氮的值)的值进行计算,硝态氮对于脱氮工艺的反硝化阶段恰恰是必须的电子受体(受氢体),反硝化中反硝化菌可以还原硝态氮成氨氮,为细菌的合成代谢提供氮源,所以,就算是纯硝酸盐的N,反硝化计算同样适合!
不过要说一个关键点是,不管是氨氮还是有机氮我们测定的数值的值都是N元素的含量,是以原子量14来计算的,所以大家计算投加量的时候一定要注意!
氮、磷营养元素投加量的确定是合理投加营养剂的前提。在除碳工艺过程中确认投加氮、磷营养元素的量的时候,通常采用如下的经验比例进行计算,即有机物:氮:磷=100:5:1。比例式中,有机物可以用 C 来表示,氮可以用 N 来表示,磷用 P 来表示,表达式可以转变为:C:N:P=100:5:1。此比值可以理解为每分解 100g 有机物,对应需要消耗 5g氮和 1g 的磷,才能保证活性污泥分解有机物时对营养剂的需求是平衡的。
在实际的工程应用中往往发现,通过理论计算出的N、P投加量往往较实际需求量大,分析其主要原因是:进流污水、废水中或多或少还是含有营养元素的,如果忽略了这部分营养元素的含量,按理论投加量投加,就会出现排放水氮、磷超标了。因此,要对进流污水、废水中氮、磷值引起足够重视,将此部分氮磷含量计算出来,从理论计算值中扣除掉,这样投加的氮、磷含量就不会过量了。
一、氮元素之间的关系
进入水体中的氮主要有无机氮和有机氮之分。无机氮包括氨态氮(简称氨氮)和硝态氮。
氨氮包括游离氨态氮NH3-N和铵盐态氮NH4+-N;
硝态氮包括硝酸盐氮NO3--N和亚硝酸盐氮NO2--N;
有机氮主要有尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮有机物;
可溶性有机氮主要以尿素和蛋白质形式存在,它可以通过氨化等作用转换为氨氮;
凯氏氮包括有机氮与氨氮,不包括硝态氮。
二、氮源添加量计算方法
目前对N的争议比较少,一般认同为TKN,除了特定的工业污水,实际进水中有机氮很少,所以投加中按氨氮投加计算居多,N源的投加量为:
N=V*G/Y
式中:
N—N源投加量
V—池内水量
G—需要补充N的差值
Y—N源换算成的N量
1、尿素作为添加N源(CH4N2O 分子量:60.06 g/mol)
尿素含N量46.7%,若需添加1g N源,则需添加尿素 Y=1/0.467=2.14 g
2、硫酸铵做为添加N源((NH4)2·SO4 分子量:132.14)
硫酸铵含N量 21.2%,若需添加1g N 源,则需添加硫酸铵 Y=1/0.212=4.72 g
3、硝酸铵做为添加N源(NH4NO3 分子量80g/mol)
硝酸铵含N量 35%,若需添加1g N 源,则需添加硝酸铵 Y=1/0.35= 2.86 g
三、 磷酸盐添加量计算
普通污泥培养一般按CNP比100:5:1计算,目前对TP是没有争议的一般认同为磷酸盐,除了特定的有机磷与次磷的工业污水,实际投加中按磷酸盐计算,P源的投加量为:
P=V*G/Z
式中:
P—P源投加量
V—池内水量
G—需要补充N的差值
Z—P源换算成的磷酸盐的量
1、磷酸二氢钠作为添加P源(Na2HPO4.7H2O,分子量268.07 g/mol)
磷酸二氢钠含P量 11.57%,若需添加1g P 源,则需添加磷酸二氢钠 Z=1/ 0.1157= 8.64 g
2、磷酸氢二钾做为添加P源(K2HPO4-3H2O,分子量 228.22
g/mol)
磷酸氢二钾含P量13.6%,若需添加1g P源,则需添加磷酸氢二钾 Z=1/ 0.136 = 7.35 g
3、磷肥过磷酸钙做为添加P源
磷肥中有效磷为可溶性的五氧化二磷(P₂O5,分子量141.94g/mol)
磷肥中有效磷含量为12%,P₂O5 的含P 量为 43.66%,若需添加1g P源,则需添加磷肥 Z=1/(0.12×0.4366)=19.09 g
四、实例计算
我们以社区帖子为案例,系统能够利用的碳源COD按2000mg/L计,按照CNP比100:5:1计算,那么需要氨氮:100mg/L,TP:20mg/L!1吨水需要氨氮100g,TP20g!
尿素作为添加N源,若需添加1g N源,则需添加尿素 2.14 g,所以,1吨水需要200*2.14=428g!
磷酸二氢钾KH2PO4做为添加P源,若需添加1g P源,则需添加磷酸二氢钾 4.38 g,所以,1吨水需要20*4.38=87.6g!
然后减去系统中自带的氮磷的含量,就是投加量了!