高（gāo）效掌握碳源和堿度計算，讓硝化反硝化提升到新高度（dù）！

作者：

硝化（huà）細菌硝化反應過程：在有氧（yǎng）條件下，氨氮被硝化細菌所氧（yǎng）化成為亞硝酸鹽和硝酸鹽。包括兩個基（jī）本反應步驟：由亞硝酸菌（jun1）（Nitrosomonas sp）參與將氨氮轉化為亞硝（xiāo）酸鹽的（de）反應；硝酸菌（Nitrobacter sp）參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的（de）反應，亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養（yǎng）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（yīng）獲得（dé）能量（liàng）。硝化反應（yīng）過程需要在（zài）好氧（Aerobic或Oxic）條件下（xià）進行，並以氧做為電子（zǐ）受體（tǐ），氮元素做為電子供體。其相應的反應式為：亞硝化反應方程式：55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3硝化反應方程式：400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O硝化過程總（zǒng）反應式：NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3通過上述反應過程（chéng）的物料（liào）衡算（suàn）可知，在硝化反（fǎn）應過程中，將1克氨氮氧化（huà）為硝（xiāo）酸鹽氮需好氧4.57克（其中亞硝化反應需（xū）耗氧3.43克（kè），硝化反應耗氧量為1.14克），同時（shí）約需耗7.14克重碳酸鹽（以CaCO3計）堿度。在（zài）硝化反應過程中，氮（dàn）元素（sù）的轉化經曆了以下幾個過程（chéng）：氨離子NH4-→羥胺NH2OH→硝酰基（jī）NOH→亞硝酸鹽NO2-→硝酸鹽NO3-。

反硝化細（xì）菌反硝化反應過程：在缺氧（yǎng）條件下，利用反硝化菌（jun1）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從無水（shuǐ）中逸出，從而達到除氮的目的。反硝化是將硝化反應過程中產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原（yuán）成氮氣的過程，反硝化菌是一類化能異養（yǎng）兼性缺氧型微生物。當有分子態氧存在時，反硝化菌氧化分解有機物，利用分子（zǐ）氧作為最終電子受體，當無分子態氧存在時，反硝化細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+做（zuò）為電子受體，O2-作為（wéi）受氫體（tǐ）生成水和OH-堿度，有機物則作為碳源提供電子供體提供能量並得（dé）到氧化穩定（dìng），由此可知反硝化反應須在缺氧（yǎng）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（fǎn）硝化菌需（xū）要有機碳源（如（rú）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（hū）吸。其反應過程可以簡單用下式表示：NO3-+4H(電子供體有機物)→ 1/2N2+H2O+2OH-NO2-+3H(電子供體有機物（wù）)→ 1/2N2+H2O+OH-汙水中含碳有機物做為反硝化反應過程中的電子供體。由上式可（kě）知，每轉化1gNO2-為N2時，需有機物（以BOD表示）1.71g;每轉化1gNO3-為N2時，需有機物（以BOD表（biǎo）示）2.86g。同時產生3.57g重碳酸鹽堿（jiǎn）度（以CaCO3）。如果汙水中含有（yǒu）溶解氧，為使反硝化完（wán）全，所需碳源有機（jī）物（以（yǐ）BOD表示）用下式計算：C=2.86Ni+1.71N0+DO0其中：C為反硝化過程（chéng）有機物需要量（liàng）（以BOD表示），mg/l;Ni為初始硝酸鹽氮濃度（mg/l）N0為初始亞硝酸鹽氮濃度（mg/l）DO0為初始溶（róng）解氧（yǎng）濃度（mg/l）如（rú）果汙水中碳源有機物濃度不足時，應補充投加（jiā）易於生物降解的碳源有機物（甲醇、乙醇或糖類）。以甲（jiǎ）醇為例，則NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7O2N+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-如果水中有NO2-,則會發生下述反應：NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7O2N+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-由（yóu）上（shàng）式可見，每（měi）還原1gNO2-和1gNO3-分別需要消耗甲醇1.53g和2.47g。當水中有溶解氧存在（zài）時，氧消耗甲醇的反應式為：O2+0.93CH3OH+0.056NO3-→0.056C5H7O2N+1.64H2O+0.056HCO3-+0.59H2CO3

綜上所述，可得（dé）反硝化過程需要有機碳源（甲醇）的投加量公（gōng）式為：Cm=2.47Ni+1.53N0+DO0其中：Cm為反硝化過程中需要的甲醇濃度（mg/l）其餘符號同上綜（zōng）上所述，硝化反應（yīng）每氧化1g氨氮耗氧4.57g,消耗堿度7.14g,表現為PH值下降，在反硝化過程中，去除（chú）硝酸鹽氮的同時去除碳源，這部（bù）分（fèn）碳源折合DO2.6g,另外，反硝化過（guò）程（chéng）中（zhōng）補償（cháng）堿度3.57g。

相關新聞