反硝化過(guò)程中碳源消耗量的計(jì)算及解釋

反硝化反應(yīng)是反硝化類細(xì)菌利用硝態(tài)氮/亞硝態(tài)氮為電子受體來(lái)氧化有機(jī)物或無(wú)機(jī)物從而實(shí)現(xiàn)自我繁殖的異養(yǎng)菌和自養(yǎng)菌的生理過(guò)程。

大體上可分為兩類，一類為異養(yǎng)菌(以有機(jī)碳源為電子供體)，一類為自養(yǎng)菌(以硫自養(yǎng)反硝化菌為例，利用低價(jià)態(tài)的硫?yàn)殡娮庸w來(lái)還原硝氮/亞硝氮)。

下面我重點(diǎn)啰嗦一下異養(yǎng)型反硝化菌。

異養(yǎng)型反硝化菌是利用硝氮/亞硝氮來(lái)氧化有機(jī)物，1g的硝氮需要2.86g的COD來(lái)提供電子。此時(shí)，反硝化所需要的碳氮比是2.86：1。

生存、生長(zhǎng)和繁殖是任何生物最原始和最基本的欲望。異養(yǎng)型反硝化菌為什么要去反硝化，它又不是冤大頭，反硝化只是它生長(zhǎng)繁殖中的一個(gè)提供能量的反應(yīng)。它們要生長(zhǎng)，要繁殖就需要有能量，能量來(lái)源就是反硝化過(guò)程提供的。能量來(lái)源有了，那它們生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是啥？異養(yǎng)型微生物不可能將二氧化碳合成自身有機(jī)質(zhì)的，只能利用水中的有機(jī)物來(lái)合成自身細(xì)胞的有機(jī)質(zhì)，所以這個(gè)過(guò)程也是消耗碳源的。這個(gè)過(guò)程的碳源消耗量多大？在這個(gè)過(guò)程中碳源的消耗主要是用于合成自身的細(xì)胞物質(zhì)，這是可以定量分析的。1g的細(xì)胞物質(zhì)相當(dāng)于1.42g的COD(有興趣的污師可以用微生物細(xì)胞的化學(xué)分子式去算一下C5H7NO2)。所以反硝化菌合成1g的細(xì)胞物質(zhì)(污泥的表觀產(chǎn)率)需要消耗1.42g的COD。

因內(nèi)回流或進(jìn)水?dāng)y帶的DO不參與反硝化反應(yīng)，所以本文只討論反硝化反應(yīng)過(guò)程中碳源的消耗，暫不討論DO對(duì)碳源的影響！

綜合反硝化菌的能量來(lái)源以及自身生長(zhǎng)繁殖后，可以得出以下公式：

△COD/△N=2.86/(1-1.42Yb)

式中：

△COD及△N指的是參與反硝化反應(yīng)的COD及硝氮；Yb指的是反硝化菌的污泥表觀產(chǎn)率(切記，是反硝化菌的污泥產(chǎn)率而不是整個(gè)系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率)。單位：gSS/gCOD。2.86：還原1g硝氮消耗的碳源量，gCOD/ gN。1.42：細(xì)胞體所貢獻(xiàn)的COD量，gCOD/ gSS。SS代表細(xì)胞。

從上式中可以看出一下問(wèn)題：

2.86是最基本的能量來(lái)源需求，如果這個(gè)都滿足不了，那么反硝化菌怎么心甘情愿的去干活。

Yb污泥產(chǎn)率決定了反硝化碳源的需求量，污泥產(chǎn)率越高，反硝化碳氮比需求量越大，反之越低。

反硝化菌的污泥產(chǎn)率能低到一個(gè)什么程度？這個(gè)是個(gè)工藝及運(yùn)行工況有關(guān)的，我覺(jué)得這點(diǎn)展開(kāi)來(lái)講沒(méi)有意義，如果大家感興趣，我可以單獨(dú)寫一篇關(guān)于這方面的文章。

我常說(shuō)的一句話：污水處理是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。

如市政污水AA/O工藝中三大正規(guī)軍分別是：聚磷菌、反硝化菌、硝化菌，除此之外還有大量的雜牌軍(以聚糖菌等一系列異養(yǎng)菌為主)。我們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中需要的是三大正規(guī)軍，它們活干的好，出水必須得好，要不然對(duì)不起他們的工作。雜牌軍是只吃糧餉不干活的種，雜牌軍在爭(zhēng)奪糧餉(碳源)方面要強(qiáng)于正規(guī)軍，雜牌軍越多則需要的糧餉(碳源)越多，如果雜牌軍占優(yōu)勢(shì)，那么來(lái)水中那少的可憐的碳源就不夠正規(guī)軍用了，從而導(dǎo)致正規(guī)軍軍心不穩(wěn)，從而使系統(tǒng)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題。如何減少雜牌軍那要看各位污師的手段。

只有當(dāng)雜牌軍少了，糧餉才能更好的被正規(guī)軍(硝化菌不算)利用，出水水質(zhì)才能好，碳源投加量才能低。