反硝化過程中碳源消耗量的計算及解釋

反硝化反應是反硝化類細菌利用硝態氮/亞硝態氮為電子受體來氧化有機物或無機物從而實現自我繁殖的異養菌和自養菌的生理過程。

大體上可分為兩類，一類為異養菌(以有機碳源為電子供體)，一類為自養菌(以硫自養反硝化菌為例，利用低價態的硫為電子供體來還原硝氮/亞硝氮)。

下面我重點啰嗦一下異養型反硝化菌。

異養型反硝化菌是利用硝氮/亞硝氮來氧化有機物，1g的硝氮需要2.86g的COD來提供電子。此時，反硝化所需要的碳氮比是2.86：1。

生存、生長和繁殖是任何生物最原始和最基本的欲望。異養型反硝化菌為什么要去反硝化，它又不是冤大頭，反硝化只是它生長繁殖中的一個提供能量的反應。它們要生長，要繁殖就需要有能量，能量來源就是反硝化過程提供的。能量來源有了，那它們生長繁殖的營養物質是啥？異養型微生物不可能將二氧化碳合成自身有機質的，只能利用水中的有機物來合成自身細胞的有機質，所以這個過程也是消耗碳源的。這個過程的碳源消耗量多大？在這個過程中碳源的消耗主要是用于合成自身的細胞物質，這是可以定量分析的。1g的細胞物質相當于1.42g的COD(有興趣的污師可以用微生物細胞的化學分子式去算一下C5H7NO2)。所以反硝化菌合成1g的細胞物質(污泥的表觀產率)需要消耗1.42g的COD。

因內回流或進水攜帶的DO不參與反硝化反應，所以本文只討論反硝化反應過程中碳源的消耗，暫不討論DO對碳源的影響！

綜合反硝化菌的能量來源以及自身生長繁殖后，可以得出以下公式：

△COD/△N=2.86/(1-1.42Yb)

式中：

△COD及△N指的是參與反硝化反應的COD及硝氮；Yb指的是反硝化菌的污泥表觀產率(切記，是反硝化菌的污泥產率而不是整個系統的污泥產率)。單位：gSS/gCOD。2.86：還原1g硝氮消耗的碳源量，gCOD/ gN。1.42：細胞體所貢獻的COD量，gCOD/ gSS。SS代表細胞。

從上式中可以看出一下問題：

2.86是最基本的能量來源需求，如果這個都滿足不了，那么反硝化菌怎么心甘情愿的去干活。

Yb污泥產率決定了反硝化碳源的需求量，污泥產率越高，反硝化碳氮比需求量越大，反之越低。

反硝化菌的污泥產率能低到一個什么程度？這個是個工藝及運行工況有關的，我覺得這點展開來講沒有意義，如果大家感興趣，我可以單獨寫一篇關于這方面的文章。

我常說的一句話：污水處理是一個動態平衡的過程。

如市政污水AA/O工藝中三大正規軍分別是：聚磷菌、反硝化菌、硝化菌，除此之外還有大量的雜牌軍(以聚糖菌等一系列異養菌為主)。我們在運行過程中需要的是三大正規軍，它們活干的好，出水必須得好，要不然對不起他們的工作。雜牌軍是只吃糧餉不干活的種，雜牌軍在爭奪糧餉(碳源)方面要強于正規軍，雜牌軍越多則需要的糧餉(碳源)越多，如果雜牌軍占優勢，那么來水中那少的可憐的碳源就不夠正規軍用了，從而導致正規軍軍心不穩，從而使系統出現這樣那樣的問題。如何減少雜牌軍那要看各位污師的手段。

只有當雜牌軍少了，糧餉才能更好的被正規軍(硝化菌不算)利用，出水水質才能好，碳源投加量才能低。

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