污水進行反硝化時,需要一定的碳源,教科書、文獻中都有參考數(shù)據(jù),但是具體怎么得出的,很多人不清楚。
我們說的C,其實大多數(shù)時候指的是COD(化學需氧量),即所謂C/N實際為COD/N。
COD是用需氧量來衡量有機物含量的一種方法,如甲醇氧化的過程可用(1)式所示,二者并不相同,但二者按照比例增加,有機物越多,需氧量也越多。
因此,我們可以用COD來表征有機物的變化。
CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O
(1)
1. 反硝化的時候,如果不包含微生物自身生長,方程式非常簡單,通常以甲醇為碳源來表示。
6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-
(2)
由(1)式可以得到甲醇與氧氣(即COD)的對應關系:1mol甲醇對應1.5mol氧氣;
由(2)式可以得到甲醇與NO3-的對應關系,1mol甲醇對應1.2molNO3-;
兩者比較可以得到:
1molNO3--N對應1.25molO2,即14gN對應40gO2,因此C/N=40/14=2.86。
2. 反硝化的時候,如果包含微生物自身生長,如(3)式所示。
NO3-+1.08CH3OH→
0,065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-
(3)
同樣的道理,我們可以計算出C/N=3.70。
3. 附注:本來事情到這里已經(jīng)算完了,但是偶還想發(fā)揮一下第一種情況,以下計算只是一種化學方程式的數(shù)學計算,不代表真的發(fā)生這樣的反應。
如果我們把(1)、(2)兩式整理,
N2+2.5O2+2OH-→2NO3-+H2O
有負離子不方便,我們在兩邊減去2OH-,
N2+2.5O2→N2O5
其中,N源于NO3-,O可以代表有機物,因此,對應不含微生物生長的反硝化的理論碳源的需求量,實際就是相當于把N2氧化成N2O5的需氧量,進一步說就是N2O5分子中O/N的質(zhì)量比。
這樣就更簡單了:
C/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86
依次可以類推出:
NO2--N的純反硝化的理論C/N比是N2O3分子中O/N的質(zhì)量比=16×3/(14×2)=12/7=1.71