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循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透2)碳源投加量计算进水总氮进入到生物反应池,一部分通过反硝化作用排入大气,一部分通过同化作用进入活性污泥中,剩余的出水总氮需满足相关水质排放要求2、碳源投加量计算1)氮平衡进水总氮和出水总氮均包括各种形态的氮。进水总氮主要是氨氮和有机氮,出水总氮主要是硝态氮和有机氮。

碳源计算公式

1、碳源选择

通常反硝化可利用的碳源分为快速碳源(如甲醇、乙酸、乙酸钠等)、慢速碳源(如淀粉、蛋白质、葡萄糖等)和细胞物质。不同的外加碳源对系统的反硝化影响不同,即使外加碳投加量相同,反硝化效果也不同。

与慢速碳源和细胞物质相比,甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠等快速碳源的反硝化速率最快,因此应用较多。表1 对比了四种快速碳源的性能。

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透(1)

2、碳源投加量计算

1)氮平衡

进水总氮和出水总氮均包括各种形态的氮。进水总氮主要是氨氮和有机氮,出水总氮主要是硝态氮和有机氮。

进水总氮进入到生物反应池,一部分通过反硝化作用排入大气,一部分通过同化作用进入活性污泥中,剩余的出水总氮需满足相关水质排放要求

2)碳源投加量计算

同化作用进入污泥中的氮按BOD5 去除量的5%计,即0.05(Si-Se),其中Si、Se 分别为进水和出水的BOD5 浓度。

反硝化作用去除的氮与反硝化工艺缺氧池容大小和进水BOD5 浓度有关。

反硝化设计参数的概念,是将其定义为反硝化的硝态氮浓度与进水BOD5 浓度之比, 表示为Kde(kgNO3--N/kgBOD5)。

由此可算出反硝化去除的硝态氮

[NO3--N]=KdeSi。

从理论上讲,反硝化1kg 硝态氮消耗2.86kgBOD5,即:

Kde=1/2.86(kg NO3--N/kgBOD5)

=0.35(kg NO3--N/kgBOD5)

污水处理厂需消耗外加碳源对应氮量的计算公式为:

N=Ne 计 - NsNe 计=Ni - KdeSi - 0.05(Si-Se)

式中:

N—需消耗外加碳源对应氮量,mg/L;

Ne 计—根据设计的污水水质和设计的工艺参数计算出能达到的出水总氮,mg/L;

Ns— 二沉池出水总氮排放标准, mg/L;

Kde—0.35,kg

NO3--N/kgBOD5;

Si—进水BOD5 浓度,mg/L;

Se—出水BOD5 浓度,mg/L;

Ne 计需通过建立氮平衡方程计算,生化反应系统的氮平衡见图1。

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透(2)

通过计算出的氮量,折算成需消耗的碳量。

除磷计算公式

1、除磷药剂投加量的计算

国内较常用的是铁盐或铝盐,它们与磷的化学反应如式(1)、(2)。

Al3 PO3-4→AlPO4↓(1)

Fe3 PO3-4→FePO4↓(2)

与沉淀反应相竞争的反应是金属离子与OH-的反应,反应式如式(3)、(4)。

Al3 3OH-→Al(OH)3↓(3)

Fe3 3OH-→Fe(OH)3↓(4)

由式(1)和式(2)可知去除1mol的磷酸盐,需要1mol的铁离子或铝离子。

由于在实际工程中,反应并不是100%有效进行的,加之OH-会参与竞争,与金属离子反应,生成相应的氢氧化物,如式(3) 和式(4),所以实际化学沉淀药剂一般需要超量投加,以保证达到所需要的出水 P浓度。

《给水排水设计手册》第5册和德国设计规范中都提到了同步沉淀化学除磷可按1mol磷需投加1.5mol的铝盐 (或铁盐)来考虑。

为了计算方便,实际计算中将摩尔换算成质量单位。如:

1molFe=56gFe,1 molAl=27gAl,1molP=31gP;

也就是说去除1kg 磷,当采用铁盐时需要投加:1.5×(56/31)=2.7 kgFe/kgP;

当采用铝盐时需投加:1.5×(27/31)= 1.3kgAl/kgP。

2、需要辅助化学除磷去除的磷量计算

同步沉淀化学除磷系统中,想要计算出除磷药剂的投加量,关键是先求得需要辅助化学除磷去除的磷量。对于已经运行的污水处理厂及设计中的污水处理厂其算法有所不同。

1)已经运行的污水处理厂 PPrec=PEST-PER

(5) 式中

PPrec——需要辅助化学除磷去除的磷量,mg/L;
PEST——二沉池出水总磷实测浓度,mg/L;
PER——污水处理厂出水允许总磷浓度,mg/L。

2)设计中的污水处理厂

根据磷的物料平衡可得: PPrec=PIAT-PER-PBM -PBioP

(6) 式中

PIAT——生化系统进水中总磷设计浓度,mg/L;
PBM ——通过生物合成去除的磷量,PBM= 0.01CBOD,IAT,mg/L;
CBOD,IAT——生化系统进水中 BOD5 实测浓度, mg/L;
PBioP——通过生物过量吸附去除的磷量,mg/L。

PBioP值与多种因素有关,德国 ATV-A131标准中推荐PBioP的取值可根据如下几种情况进行估算:

(1)当生化系统中设有前置厌氧池时,
PBioP可按(0.01~0.015)CBOD,IAT进行估算。

(2)当水温较低、出水中硝态氮浓度≥15mg/L,即使设有前置厌氧池,生物除磷的效果也将受到一定的影响,
PBioP可按 (0.005~0.01)CBOD,IAT 进行估算。

(3)当生化系统中设有前置反硝化或多级反硝化池,但未设厌氧池时,
PBioP可按≤0.005CBOD,IAT进行估算。

(4)当水温较低,回流至反硝化区的内回流混合液部分回流至厌氧池时(此时为改善反硝化效果将厌氧池作为缺氧池使用),
PBioP可按≤0.005CBOD,IAT进行估算。

反渗透计算公式

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透(3)

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透(4)

循环水无磷配方缓蚀阻垢剂机理:碳源 除磷 反渗透(5)

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