水世界-水处理技术社区(论坛)

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

用微信登录

扫一扫,用微信登录

搜索
查看: 97|回复: 11

关于垃圾渗滤液碳源投加的问题

[复制链接]

3万

积分

1万

金钱

2009

帖子

王者水师

环保技术、咨询、环境治理专员

QQ
发表于 2019-10-9 10:24:59 | 显示全部楼层 |阅读模式



马上注册并关注水世界微信号,获得更多资料

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册   扫一扫,用微信登录

x
垃圾渗滤液处理工艺,典型成熟的就是A/O与MBR膜结合的以脱氮为主体工艺的MBR膜生物反应系统。
该MBR膜生物反应系统是以脱氮为目的而进行设计,也就是A/O与外置超滤(内置膜)相结合。

那么这里的硝化反硝化A/O也就是传统的生物脱氮工艺了。该工艺用在垃圾渗滤液这样的高氨氮,低C/N比的水质中,并且出水要达到TN 40mg/l的严格要求,对于垃圾填埋场及其高的氨氮来说,外加碳源是必不可少了,听说碳源是要加很多的,但是具体多少呢?下面我们理论结合实际的来分析一下:
1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理
在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。
在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源)
2. 硝化菌和反硝化菌理论反应公式

一、硝化细菌

硝化反应过程:在有氧条件下,氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤:由亚硝酸菌(Nitrosomonas sp)参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;硝酸菌(Nitrobactersp)参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应,亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌,它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源,通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧(Aerobic或Oxic)条件下进行,并以氧做为电子受体,氮元素做为电子供体。其相应的反应式为:
亚硝化反应方程式:
55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3
硝化反应方程式:
400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O
硝化过程总反应式:
NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
通过上述反应过程的物料衡算可知,在硝化反应过程中,将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克(其中亚硝化反应需耗氧3.43克,硝化反应耗氧量为1.14克),同时约需耗7.14克重碳酸盐(以CaCO3计)碱度。
在硝化反应过程中,氮元素的转化经历了以下几个过程:氨离子NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。

二、反硝化细菌
反硝化反应过程:在缺氧条件下,利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从无水中逸出,从而达到除氮的目的。

反硝化是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程,反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。当有分子态氧存在时,反硝化菌氧化分解有机物,利用分子氧作为最终电子受体,当无分子态氧存在时,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电子受体,O2-作为受氢体生成水和OH-碱度,有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定,由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。从NO3-还原为N2的过程如下:
NO3-→NO2-→NO→N2O→N2
反硝化过程中,反硝化菌需要有机碳源(如碳水化合物、醇类、有机酸类)作为电子供体,利用NO3-中的氧进行缺氧呼吸。其反应过程可以简单用下式表示:
NO3-+4H(电子供体有机物)→ 1/2N2+H2O+2OH-
NO2-+3H(电子供体有机物)→ 1/2N2+H2O+OH-
污水中含碳有机物做为反硝化反应过程中的电子供体。由上式可知,每转化1gNO2-为N2时,需有机物(以BOD表示)1.71g;每转化1gNO3-为N2时,需有机物(以BOD表示)2.86g。同时产生3.57g重碳酸盐碱度(以CaCO3计)。
如果污水中含有溶解氧,为使反硝化完全,所需碳源有机物(以BOD表示)用下式计算:
C=2.86Ni+1.71N0+DO0
其中:
C为反硝化过程有机物需要量(以BOD表示),mg/l;
Ni为初始硝酸盐氮浓度(mg/l)
N0为初始亚硝酸盐氮浓度(mg/l)
DO0为初始溶解氧浓度(mg/l)

3. 碳源不足时候,碳源的理论投加计算公式
如果污水中碳源有机物浓度不足时,应补充投加易于生物降解的碳源有机物(甲醇、乙醇或糖类)。以甲醇为例,则
NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7O2N+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-
如果水中有NO2-,则会发生下述反应:
NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7O2N+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-
由上式可见,每还原1gNO2-和1gNO3-分别需要消耗甲醇1.53g和2.47g。
当水中有溶解氧存在时,氧消耗甲醇的反应式为:
O2+0.93CH3OH+0.056NO3-→0.056C5H7O2N+1.64H2O+0.056HCO3-+0.59H2CO3
综上所述,可得反硝化过程需要有机碳源(甲醇)的投加量公式为:
Cm=2.47Ni+1.53N0+DO0
具体,按照渗滤液进水氨氮浓度3000mg/l,出水是TN 40mg/l,那么就是要把3000-40=2960的氨氮硝化反硝化,当作全部2960的氨氮全部转化为了NO3-,则需要甲醇:2960*2.47=7311mg/l 根据折算,按照甲醇3100元/吨,则每吨渗滤液需要甲醇:7.3*3.1=22.63元/吨
3. 碳源不足时候,碳源的理论投加简单与经验计算方式

在实际渗滤液过程中,情况要复杂得多,不仅污水中有很多对反硝化有利和不利的物质,同时工艺过程也受工程环境条件的限制,很难达到理想的反应条件,这种理论和工程实践的差异如果不予考虑,将会造成较大的误差。当前的主流工艺是单段活性污泥脱氮工艺,其生态系统更为复杂,影响因素更多,如果生搬硬套多段活性污泥脱氮工艺的数据,也会出现明显的误差。
如果测量前置缺氧池进水中的NO-3-N和NO-2-N,代入式(1)中得到的不仅是外部碳源,还包含原污水中的内部碳源,计算起来相当麻烦,很难操作
推荐外部碳源投加量简易计算方法
当前使用的外部碳源除甲醇外,还有乙酸、乙酸钠、葡萄糖等。甲醇最经济,但属于易燃易爆的危险化学药品,适用于长期使用且用量大的污水处理厂,偶尔使用或用量较小时,宜采用其他较安全的碳源。

把理论计算值修正为实际工程检验后的数值。德国ATV标准是针对单段活性污泥法污水处理厂设计的指导性文件,其中规定反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD计)5kg,(相当于甲醇3.33kg),这是从大量工程实践中得出的经验值,应该更接近实际情况。

那么按照经验计算,根据按照渗滤液进水氨氮浓度3000mg/l,出水是TN 40mg/l,那么就是要把3000-40=2960的氨氮硝化反硝化,
若按照硝化反硝化,全部2960的氨氮全部转化为了NO3-,

按照甲醇为外加碳源:则需要甲醇:2960*3.3=9768mg/l 根据折算,按照甲醇3100元/吨,则每吨渗滤液需要甲醇投加费用:9.8*3.1=30.38元/吨
按照葡萄糖为外加碳源:则需要葡萄糖:2960*5*1.5=22200mg/l
根据折算,按照葡萄糖3700元/吨,则每吨渗滤液需要葡萄糖投加费用为:
22.2*3.7=82元/吨

可见碳源的投加费用及其高,一般的垃圾渗滤液处理站实在难以承受,这也是很多渗滤液处理站难以稳定运行的一个重要原因

顶一下

参与人数 2金钱 +5 UP值 +9 收起 理由
寂寞 + 5 + 1 赞一个!
水世界蓝天 + 8 赞一个!

查看全部

水世界-水未来
你我多份参与
留下碧水蓝天
中科净源环保
专业治理垃圾渗滤液和各类工业废水18627728662(微信同号)
清啦

21万

积分

7105

金钱

9万

帖子

超脱水师

2016优秀水友2016霉运拜拜2016知识特工竞拍勋章月优秀水友勋章2013年年度优秀水友勋章2015守护天使2015水友发帖勋章领袖

发表于 2019-10-9 10:48:55 | 显示全部楼层
学习啦,谢谢分享!

21万

积分

3万

金钱

6万

帖子

版主

2016竞拍达人2012年度“十大风云人物”勋章竞拍勋章季度优秀版主勋章2013年“十大风云人物”勋章2015守护天使2015版主管理勋章领袖

发表于 2019-10-9 11:13:50 | 显示全部楼层
分析的很认真!                  
欢迎大家来水世界,共享水处理技术资源!

18万

积分

8万

金钱

3万

帖子

超级版主

2016优秀版主2016知识特工竞拍勋章月优秀水友勋章2013年年度优秀水友勋章2015守护天使2015版主管理勋章

QQ
发表于 2019-10-9 16:26:30 | 显示全部楼层
老人 发表于 2019-10-9 11:13
分析的很认真!

认真什么?

总氮和氨氮是不同的,这样计算会有偏差。
QQ图片20191009162828.png
舍得舍得,有舍有得,大舍大得,小舍小得,不舍不得。

2万

积分

191

金钱

433

帖子

王者水师

发表于 2019-10-9 16:53:03 | 显示全部楼层



分析得很精彩

3万

积分

1万

金钱

2009

帖子

王者水师

环保技术、咨询、环境治理专员

QQ
 楼主| 发表于 2019-10-10 08:54:09 | 显示全部楼层
寂寞 发表于 2019-10-9 16:26
认真什么?

总氮和氨氮是不同的,这样计算会有偏差。

这个是有曲线关系的,本人专业处理垃圾渗滤液15年,此处需要修改
水世界-水未来
你我多份参与
留下碧水蓝天
中科净源环保
专业治理垃圾渗滤液和各类工业废水18627728662(微信同号)

1260

积分

131

金钱

60

帖子

白银水师

发表于 2019-10-12 09:37:01 | 显示全部楼层
学习了,学习了,学习了

3万

积分

5561

金钱

913

帖子

王者水师

发表于 2019-10-12 10:03:07 | 显示全部楼层
3000的氨氮,不上提前上预处理氨氮的设备,生化菌种培养都困难。如果不上,生化池得多大,建造成本高不说,占地面积呢,也不考虑吗?垃圾渗滤液运行费用高,水量小的是电费高,水量大的是药费高。碳源真的很少见到有添加的。有一种说法,MBR过后的渗滤液加入浓硫酸后,氨氮会转化成硝态氮,反渗透是可以过滤硝态氮的,氨氮和总氮都不会超标,会在浓水中累积。这种说法,我是听广东一家公司,做渗滤液的说的,我没有遇到过实例,网上也没有搜索到相关文献。
[发帖际遇]: 忘痕秋暝通过水世界签了个大项目,赚了2 金钱. 幸运榜 / 衰神榜
吾此一生,已无回头之路。

3万

积分

1万

金钱

2009

帖子

王者水师

环保技术、咨询、环境治理专员

QQ
 楼主| 发表于 2019-10-12 11:10:42 | 显示全部楼层
忘痕秋暝 发表于 2019-10-12 10:03
3000的氨氮,不上提前上预处理氨氮的设备,生化菌种培养都困难。如果不上,生化池得多大,建造成本高不说, ...

真正的实例应该没有,脱氮还是要依靠微生物处理
[发帖际遇]: 排泥成功,天际之星+1 金钱. 幸运榜 / 衰神榜
水世界-水未来
你我多份参与
留下碧水蓝天
中科净源环保
专业治理垃圾渗滤液和各类工业废水18627728662(微信同号)

1万

积分

1766

金钱

766

帖子

铂金水师

发表于 2019-10-12 13:06:33 | 显示全部楼层



天际之星 发表于 2019-10-10 08:54
这个是有曲线关系的,本人专业处理垃圾渗滤液15年,此处需要修改

有什么样的曲线关系?解释一下呗~~

2513

积分

164

金钱

65

帖子

白银水师

发表于 2019-10-24 09:15:21 | 显示全部楼层

学习啦,谢谢分享!
[发帖际遇]: 球版生二胎,每人收彩礼,野、+3 金钱. 幸运榜 / 衰神榜

2万

积分

341

金钱

2006

帖子

论坛顾问

QQ
发表于 2019-11-6 19:35:38 | 显示全部楼层
3000的氨氮并不是全部硝化了,还有部分同化了。如果按氨氮的4倍投加碳源,则BOD约12000,按100:5的比例计算。有600的氨氮同化。2400左右的氨氮被硝化。大概是这样,具体还要通过相关公式推算。
曾经经历的磨难不要将它看做痛苦的回忆,而它往往是你最宝贵的财富。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册   扫一扫,用微信登录

本版积分规则

联系管理员|小黑屋|手机版|Archiver|水世界-水处理技术社区(论坛) ( 京ICP备12048982号-4 |网站地图

GMT+8, 2019-12-7 22:23 , Processed in 0.264261 second(s), 57 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表