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编辑|胖先生的水处理日记
来源|水友的故事
以下正文：
大家好，我是胖哥，欢迎阅读我的水处理日记。
前面一篇文章中，我对实验室小王，讲述了一种快速测量实际AO系统中硝化速率的方法。
如果您还没有来得及查看那边文章，可以点击这个链接阅读：
985环境工程研究生，精心设计的水处理试验，被我三言两语就给否定了！
那篇文末，小王还特意追问我说：
“胖哥，AO系统中的好氧池硝化速率我会了，那缺氧池的反硝化速率呢？”
“毕竟咱们得缺氧池，可没有像好氧池那样，分成了等容积的7条沟啊！”
要说我们这位小王同志，聪明的时候是真聪明，可笨起来也是真笨......
我哀叹一声，用幽怨的小眼神看着他说：
“大哥，就算它不分格子，你就不会沿着它的池长，等分成几个阶段，然后再分别取样不就得了？”
小王一琢磨也就回过味儿来了，重重跺了一脚后，长叹一声后说道：
“唉，胖哥，让你见笑了！”
我摆摆手，随即又问了他一句：
“那你说，在测试所取水样时，应该测总氮、氨氮还是硝态氮呢？”
小王这次没急着回答我，先是思考了一阵后再说：
“胖哥，我觉得应该测总氮和氨氮，然后在做数据的时候，咱们用总氮-氨氮的数值，来表示此刻水中硝态氮的值。”
我哈哈一笑，说：
“这次你还真没说错，毕竟反硝化的产物可不一定就是NO₃⁻-N，万一里面还有NO₂⁻-N呢？”
“要知道，咱们实验室目前还测不了NO₂⁻-N哦！”
“所以干脆就用总氮-氨氮来表示硝态氮的总量，就得了，反正这俩也好测！”
小王接着我的话说：
“至于数据的处理方法，也按照测硝化速率的方式就行是吧？”
我点点头说：
“没错，先按照设计进水量+内外回流量为总水量，然后用缺氧池池容算出总的停留时间来，再根据你等分的段数，算出每段的HRT后，再对应硝态氮做拟合曲线就行了。”
“得到拟合曲线后，再用斜率k除以污泥浓度，乘以24h，就能得出最终的反硝化速率了，单位kgNOx⁻-N/kgMLSS·d。”
小王想了一阵后，又提出了一个问题：
“胖哥，还有一个问题，我前段时间看资料，翻到了这么一个公式，你看看到底是啥意思。”
说罢，他翻起了手机，给我展示了一个公式：
SDNR20=0.03F/M+0.029
我一看是这个公式，就给小王解释说道：
“SDNR是英文Specific Denitrification Rate的缩写，指的是脱氮速率常数，SDNR20就是20℃条件下的脱氮速率常数。”
“如果是其他温度条件下的脱氮速率常数，可以按照如下这个公式计算。”
SDNRT=SDNR20×1.06⁽ᵀ⁻²⁰⁾
小王见我知晓，赶忙追问：
“这个公式里面还有食微比这个参数，食微比不是判断污泥负荷高低时才用的吗？怎么还和反硝化脱氮速率有关系呢？”
我也是很早前看的这个公式，到现在记忆也有点模糊了，仔细回忆了下再说：
“这个公式貌似是说，生物反硝化过程中，能够脱除的硝态氮总量，主要包括两部分：外源反硝化+内源反硝化。”
“所谓的外源反硝化，就是利用水中碳源作为电子供体，完成的反硝化反应。”
“而内源反硝化，就是利用细菌的细胞液作为碳源，提供电子完成的反硝化反应。”
“我记得资料里，给出的两者比例，一般是2：1，也就是内源反硝化的脱氮量，能占到外源反硝化脱氮量的一半。”
说完，我尝试给小王推导了一下这个公式。
NO₃⁻-N=AN×S+bN×Xv×t
式中：
NO₃⁻-N-反硝化作用总计能够去除的NO₃⁻-N，单位mg/L；
AN-外源反硝化作用中，去除单位硝态氮所需消耗的碳源数量，是传统C/N的倒数；
S-外源反硝化消耗的碳源，单位mg/L；
bN-内源反硝化消耗的污泥量，单位mg/L；
t-缺氧池的停留时间，单位d；
Xv-挥发性污泥浓度，单位mg/L。
针对这个公式进行变形，让等号两边同时乘以流量Q，即可得如下所示方程：
Q×NO₃⁻-N=Q×AN×S+Q×bN×Xv×t
两边再同时除以活性污泥总量，可以进一步得到这个方程：
Q×NO₃⁻-N/(V×Xv)=Q×AN×S/(V×Xv)+Q×bN×Xv×t/(V×Xv)
进一步销项，可得：
SDNR=AN×Q×S/(V×Xv)+bN×Q×Xv×t/(V×Xv)
根据式中各个参数代表的含义，可得Q×S=F，V×Xv=M。
两相一比，那不就是F/M食微比了吗？
看到这，小王露出了一幅开窍的表情，兴奋的总结道：
“胖哥你还别说，要这么看，缺氧反硝化速率那还真就与食微比有关，F/M越大就越不缺碳源，肯定有利于反硝化啊！”
我点点头，继续总结道：
“而Q×t=V，也即Q×Xv×t/(V×Xv)=1，所以最终的等式如下所示。”
SDNR=AN×F/M+bN
等我完全推导完毕，小王这次反而却有点不信了：
“胖哥，你说的对不对啊？”
“你自己也说了，内源反硝化脱氮效果能占到外源反硝化脱氮效果的50%，真要按照你这么说，那缺氧池的碳源投加量，不得至少节省个1/4啊？”
这下轮到我尴尬了。
说实话，我对内源反硝化的这个效果，也是不咋信的......
并且对于小王最开始给我看的这个公式，我也是有质疑的。
主要是AN的取值，有的资料给的是0.03，有的给的是0.3，整差了10倍。
我个人倾向于取值0.3，也就是如下所示：
SDNR20=0.3F/M+0.029
而bN=0.029mg/L，也是基于生活污水得到的一个数据，对于非生活污水也没什么实际参考意义。
按照这个公式来算的话，当F/M=0.05时，20℃条件下的反硝化速率SDNR=0.044kgNO₃⁻-N/kgMLSS·d。
要是不考虑这个内源反硝化部分的话，那么SDNR=0.015kgNO₃⁻-N/kgMLSS·d。
这差距可不是一般的大。
这也进一步说明，对于生活污水来说，如果F/M值越低，那么内源反硝化的脱氮比例，就越高。
但前面咱们也说了，内源反硝化的效果撑死也就外源反硝化的一半。
也就是说，要想达到相同的去除率，那么内源反硝化停留时间，至少也得是外源反硝化的一倍才行。
显然，要是根据规范上的停留时间来设计的话，那内源反硝化估计也是发挥不出来太多的效果的。
这让我想到了号称能够原位消减污泥产量80%以上的LSP工艺。
▲挂满生物膜的LSP填料（原来是白色的）
恰好前几天有位水友和我聊起了LSP。
水友说他们那边的系统，缺氧用的是流动填料，类似MBBR一样，好氧用的是上图所示的填料。
整个系统采取纯生物膜的模式运行，没有悬浮污泥，也没有污泥回流。
总的来说，LSP这个工艺，从前到后的每个隔断的负荷，必须是前高后低才能实现污泥减量，而这个效果就是通过填料附着大量的生物膜来实现的。
LSP每个隔断生物膜的生物相也会有明显的区别，低浓度时纯膜运行，高浓度时也可以泥膜混合运行，通过每个隔断的SV30也可以观察到污泥减量的效果。
总之，这个工艺最大的一个特点就是大，缺氧池也大，好氧池也大，污泥浓度也高。
要是按照咱们上面的推理来看，那这个LSP工艺的内源反硝化效果应该是嘎嘎好的。
也就是说，LSP工艺对于外碳源的投加量，要低于传统AO脱氮工艺缺氧池的需求。
碳源加的少了，肯定也会进一步的降低剩余污泥的产量。
难道完美的闭环，就是这么产生的？
不知道熟悉LSP工艺的水友，能不能来证实下。
好了，今天的话题咱们就说到这。
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