活性污泥法水处理工艺微生物相镜检，56种常见微生物在显微镜下的活体运动是啥样的？赶紧订阅《活性污泥法微生物相诊断》专栏学习吧！新开专栏每天两更，现在订阅价格最合适哦~点击下方专栏卡片即可订阅！

欢迎加入环保技术交流圈，在这里你将和万千环保同行一起学习环保技术，得到疑难问题指导和同行交流，最大限度提升环保从业专业技能！

本期问题：关于缺氧反硝化脱氮，假如碳源不足，需要额外投加碳源时，我们该如何计算额外碳源投加量呢？

污水的脱氮除磷一向是水处理工艺中需要注意的重中之重，现在国内水厂也大多采用了能够同步脱氮除磷的生化工艺来进行氮磷去除。相对于总磷来说，总氮的去除涉及到的反映更复杂，流程更繁琐，因此也一直是环保水友们比较重视的工段。

污水的脱氮和污水去除有机物类物质相比，侧重点不一，毕竟有很多时候系统来水中的碳氮磷比例是失衡的，为了满足脱氮的最佳条件，常常需要向水中额外投加碳源，这可是件技术活儿，毕竟投的多了不但影响出水COD指标，还会提高处理费用，投的少了呢，总氮去除率又不尽如人意，所以如何针对污水中的脱氮的要求进行定量补加碳源，就成了考较环保人们的一个难题了。

我们首先来看一看污水脱氮的全过程，首先是氨化作用，水中的兼性氨化细菌首先消耗有机物，把水中的有机氮转变为氨氮；其次在好氧条件下，污水中的硝化菌继续把水中氨氮转变为硝态氮（包括NO3--N和NO2--N）；最后是缺氧条件下，反硝化菌把上一阶段产生的硝态氮继续转变为N2逸出水体，完成脱氮过程。值得注意的是，在脱氮三阶段中，氨化和反硝化是消耗有机物的，而硝化菌属于化能自养菌，因此不消耗有机物，而氨化阶段往往伴随着水体去除有机污染物过程而进行，因此不需要考虑额外投加碳源，只有反硝化阶段，最容易因为碳源不足的问题而“罢工”。

所以我们的研究重点就是污水在进行反硝化脱氮时，计算需要额外投加的碳源总量。下面我们一起来看一看吧！

首先我们需要弄明白反硝化碳源计算中的C/N代表的意思，其中C代表的碳源，那这个碳源是用COD表示还是BOD呢？理论上是应该用BOD表示的，但是我们在系统投加的碳源时，往往都是纯物质，且都是易被微生物利用的物质，所以可以认为投加碳源的COD=BOD，因此我们可以以COD来表示需要投加的有机物量，这里以甲醇为例，甲醇被氧化的化学方程式如下所示：

CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O（1）

情况1：所有碳源均用来脱氮而不被微生物利用

接下来我们再来看一看反硝化的化学方程式，假设在反硝化过程中，所有的碳源均用来消耗氮元素，而不被微生物吸收增殖，也就是不包含微生物自身生长所需要的碳源，那么这个方程式就比较简单：

6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-（2）

我们可以联立两式，由（1）式可以得到甲醇与氧气的对应关系：1mol甲醇对应1.5mol氧气；由（2）式可以得到甲醇与NO3-的对应关系，1mol甲醇对应1.2mol的NO3-；两者联立可得：1molNO3--N对应1.25molO2，即14gN对应40gO2，因此C/N=40/14=2.86。

但是我们知道这仅仅是理论条件下，因为无论如何微生物都会有新陈代谢过程，必然会伴随着微生物的增殖，所以我们还需要考虑以下情况。

情况2：碳源不但用来脱氮还有一部分用做微生物增殖

现在我们来看一看实际反硝化时，微生物利用一部分碳源用来自身增殖时，所需要的消耗的碳源，相关的化学反应方程式如（3）式所示。

NO3-+1.08CH3OH→0.065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-（3）

同样的道理，我们可以计算出C/N=3.70，如果再考虑实际运行中的一些额外消耗，那么实际C/N值还要更高。

最后的讨论：短程反硝化为什么会节约碳源？

说到这里我们可以继续讨论下短程反硝化工艺，一种可以节约碳源的脱氮工艺，那么为什么短程反硝化工艺就能够节约碳源呢？我们可以稍微发挥一下想象力（PS：小编声明以下计算只是纯理论推导的化学方程式，不代表任何可能存在的实际反应）。

如果我们把本文中的化学方程式（1）、（2）两式整理成如下形式：

N2+2.5O2+2OH-→2NO3-+H2O（4）

然后在化学方程式两端同时减去2OH-，则可以进一步化简为如下方程式：

N2+2.5O2→N2O5（5）

化学方程式（5）中的N源于NO3-，O可以代表COD物质，因此在对应不含微生物生长的反硝化的理论碳源的需求量，实际就是相当于把N2氧化成N2O5时需要投加的COD量，进一步说就是N2O5分子中O/N的质量比：

C/N=O/N=16×5/(14×2)=20/7=2.86

那么在短程反硝化中，反应方程式最终的产物为N2O3，那么依次可以类推出：

C/N=O/N=16×3/(14×2)=12/7=1.71

用数字说话，1.71是不是就比2.86少了很多的碳源投入呢？是不是就直接节省了很多白花花的“银子”呢？

好了那关于这个问题咱们就说到这里，小伙伴们还有其他问题的话，可以在留言区留言，小编将在第一时间回复大家，这样才能够最快的提升大家的技术水平哦！