高（gāo）效掌握碳源和堿度計算，讓硝化反硝化提升到新高度！

作者：

硝化細菌硝化反（fǎn）應過程：在有氧條件（jiàn）下，氨氮（dàn）被硝化（huà）細菌所（suǒ）氧化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。包（bāo）括兩個基本反應步（bù）驟：由亞硝酸菌（Nitrosomonas sp）參與將氨氮（dàn）轉化為亞硝酸鹽（yán）的反應；硝酸菌（Nitrobacter sp）參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸（suān）鹽的反應，亞（yà）硝（xiāo）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NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應獲得能量。硝化反應過程需要在好氧（Aerobic或Oxic）條件下進行，並以氧（yǎng）做為電子受體，氮（dàn）元素做為（wéi）電子供體。其相應的反應式為：亞（yà）硝化反應（yīng）方（fāng）程式：55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢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（yīng）式：NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3通過上述反應過程的物料衡算（suàn）可知，在（zài）硝化反應過程中，將1克氨氮（dàn）氧化為硝（xiāo）酸（suān）鹽氮需好氧（yǎng）4.57克（其中（zhōng）亞硝化反應需耗氧3.43克，硝化反應耗氧量為1.14克），同時約需耗（hào）7.14克重碳酸鹽（以CaCO3計）堿度。在硝化反應過程中，氮元素的轉（zhuǎn）化經曆了以下幾個過程：氨離子NH4-→羥胺NH2OH→硝酰基NOH→亞硝酸鹽NO2-→硝酸鹽NO3-。

反（fǎn）硝化細菌反硝化反應過程：在缺氧條件（jiàn）下，利用反硝化菌（jun1）將（jiāng）亞硝酸鹽和硝酸鹽還（hái）原為氮氣（qì）而從無水（shuǐ）中逸出，從而達（dá）到除氮的目的。反硝化是將硝化（huà）反應過程（chéng）中產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣的過程，反硝（xiāo）化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物（wù）。當有分子態氧存在時，反硝化菌（jun1）氧化分解（jiě）有機物，利用分子氧作為最終電子受體，當無分子態氧（yǎng）存在時，反硝（xiāo）化細菌（jun1）利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+做為電子受體（tǐ），O2-作為受氫體生（shēng）成水和OH-堿度，有機物則作為（wéi）碳源提供電子供體提供（gòng）能量並得到氧化穩定，由此可知反（fǎn）硝（xiāo）化反應須在缺氧條件下進行。從NO3-還原為N2的過程如下：NO3-→NO2-→NO→N2O→N2反硝化過程中，反硝化菌需要有機碳源（如碳水化合物、醇類、有機酸類）作為電子供體，利用NO3-中的氧（yǎng）進行缺氧呼吸。其反應過（guò）程可以簡單用下（xià）式表（biǎo）示：NO3-+4H(電子供體有機物)→ 1/2N2+H2O+2OH-NO2-+3H(電子（zǐ）供體有機物)→ 1/2N2+H2O+OH-汙水中含（hán）碳（tàn）有（yǒu）機物做為（wéi）反硝化反應過（guò）程中的電子供體。由上式可知，每轉（zhuǎn）化1gNO2-為N2時，需有（yǒu）機物（以BOD表示）1.71g;每（měi）轉（zhuǎn）化1gNO3-為N2時，需有機物（wù）（以BOD表示）2.86g。同時（shí）產（chǎn）生3.57g重碳（tàn）酸鹽堿度（以CaCO3）。如果汙（wū）水中含有溶解氧（yǎng），為使（shǐ）反硝化完全，所需（xū）碳源有機物（以BOD表示）用下式計（jì）算：C=2.86Ni+1.71N0+DO0其中：C為反硝化過程有機物需要量（liàng）（以（yǐ）BOD表示），mg/l;Ni為初始（shǐ）硝酸鹽氮濃度（mg/l）N0為（wéi）初始亞硝酸鹽氮濃度（mg/l）DO0為初始溶解氧濃度（mg/l）如果汙水中碳源有機物濃度不足時，應補充投加易於生物降解的碳源有機物（甲醇、乙醇或糖類）。以甲醇為例，則NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7O2N+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-如果水中有NO2-,則會發（fā）生下述反應：NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7O2N+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-由上式可見（jiàn），每還原1gNO2-和（hé）1gNO3-分別需要消耗甲醇1.53g和2.47g。當水中有溶解氧存（cún）在時，氧消耗甲（jiǎ）醇的反應式為：O2+0.93CH3OH+0.056NO3-→0.056C5H7O2N+1.64H2O+0.056HCO3-+0.59H2CO3

綜上所述，可得反（fǎn）硝化過程需要有機碳（tàn）源（甲醇）的投加量公式為：Cm=2.47Ni+1.53N0+DO0其（qí）中：Cm為反硝化過程中（zhōng）需要的（de）甲醇（chún）濃（nóng）度（mg/l）其餘符（fú）號同上綜上（shàng）所（suǒ）述，硝（xiāo）化反應每氧化1g氨氮耗氧4.57g,消耗堿度7.14g,表現為PH值下降，在反硝（xiāo）化過程中，去除硝酸鹽氮的同（tóng）時去除碳源，這部分碳源折合DO2.6g,另外，反硝化過（guò）程中補償堿度（dù）3.57g。

相關新聞（wén）