同步硝化反硝化的总需氧量计算方法探讨

同步硝化反硝化的总需氧量计算方法探讨胡大锵（国家电力公司华东勘测设计研究院，浙江杭州!##$）摘要：针对现行的兼具碳化、硝化、反硝化系统的生化总需氧量计算方法中存在的问题，从生化反应机理出发，提出了生化总需氧量的修正计算方法，并结合工程实例论证了修正方法的合理性和可行性。关键词：同步硝化反硝化；生化总需氧量；微生物量；活性污泥；挥发性污泥中图分类号：%&#!’文献标识码：(文章编号：###)$*#+（+##!）#+)##,,)#!生化总需氧量系指在同步硝化反硝化的条件下进行碳化、硝化及反硝化三个反应过程的理论总需氧量。!现行计算方法现行计算方法!!以!#-计的去除量计算如果以最终生化需氧量（!#-）来表示底物的浓度，则去除底物的需氧量计算有以下两种表示方法：(.$（%/)%0）)&!%1&’(2·)*(%%（）(.$（*/)*0）1’$+!+·,（3）当以去除!#4表示时，则式（）可改写为：(.$（*/)*0）（)0)&-）)’$+!%1’$+’(2)*(%%（+）!#硝化需氧量计算硝化需氧量为去除56!)5的需氧量与细胞合成消耗56!)5的需氧量之差，可表示为：5.$’*$（./).0）)#’4*!%（!）!$反硝化提供氧量在反硝化过程中57)!被兼性异养菌分解为5+和7+，并利用其中的氧与有机物反应生成(7+。根据反应方程式推算，反硝化可提供的氧量为：8.+’,4$（57)!)5）（$）8.+’*$（57)!)5）（$3）以上两种算式分别由两种化学反应式推出。!%总需氧量计算将以上碳化、硝化、反硝化的需氧量计算式中的有关项，按各自的方法进行代数和相加，则现行总需氧量计算式可归纳为三种典型类型。类型一：+.$（*/)*0）（)/)&-）)’$+!%1’$+’(2)*(%%1$’*$（./).0）)#’4*!%)+’,4$（57)!)5）（4）类型二：+.$（*/)*0）1’$+!+·,1$’*（./).0）)#’#&!+·,)+’*（57)!)5）（*）类型三：+.$（*/)*0）（)/)&-）)’$+!+·,1$’*$（./).0）)#’4*!+·,)+’*$（57)!)5）（&）（以上!%.!+·,，,.)*(%%)*%%）。从工程设计中发现，采用上述三种类型公式计算生化总需氧量的结果差异较大。分析其原因，主要存有以下几方面的问题：#参数&的原本含义（即氧化单位质量(%%所需氧量）不确切。其正确含义应修正为：氧化单位质量的微生物所需氧量。实际上，微生物量与挥发性污泥量（(%%）是有显著差别的。9:;<==0>曾指出：在处理生活污水的活性污泥中，测得的)*%%中只有!#?$4#?是活体微生物，而在延时曝气处理过程中测得的相应比例下降至#?以下。这与@0AAB0和C0=;<=D得出·,,·中国给水排水+##!E/B’F(6G5H@HIJKL@HMIJ@HIJK5/’+万方数据的结果基本相符，即活性污泥中活体异养微生物只占!#$$的!#!$#。也就是说，%!不应以!%&$’()$’(*++来表示，而应修正为!%&$’()$（’(,·-.++），其中&称为活体异养菌质量占活性污泥质量的比例（#）。笔者曾对不同水质的城市污水进行了验算，当进水中悬浮物浓度高时相应的污泥产率就大而&值趋小。在一般情况下，当污泥产率’/%01!%21时&/%&!%3，这与-4’56778等人的实测结果相一致。另从下列生化反应式也可看出：91:;<)$=1)!$19)$=$:$)=<:3即%!/1>3$!!3/!%&$’()$’(（91:;<)$）#参数$$（或$&·(）的原本含义（挥发性剩余污泥量，即增长的生物量）同样存有误解。其真正的含义应为日排剩余活性污泥量，单位以’(-.++?表示。因为在剩余污泥中还含有进水中的无机悬浮固体，$&应按下列公式推算：$&/’)（@AB）（0）B/8A&C8·!%&$（!A8A%*）（0D）式中C8———出水中悬浮物浓度，’(E3%参数+!的原本含义［污泥内源呼吸需氧系数，’()$（’(*++·?）］有误，其正确含义应为单位质量微生物在单位时间内维持生命的需氧量（?A!）。经修正后的+!改用+表示，+值可参照表$选用。表!部分污、废水的值?A!项目生活污水脱脂牛奶废水合成废水造纸废水城市污水+%&0!%1%&1%!0%$%1!%!&脱氮过程中需消耗氧和原水中的,-.F（城市污水多以原水中有机物作为氢的供体），但在同步硝化反硝化条件下只有约;1#的异养菌有能力利用硝态氮中的氧进行呼吸（其呼吸速率约为好氧时的0#），故实际消耗的,-.F可用下式计算：-G/%;)（@A8）（!A8A%*）（2）此-G值应在碳化需氧量中予以扣除。’式（3）中将合成消耗<:3A<的需氧量理解为挥发性污泥量与合成细胞中<:3A<需氧量的乘积，该