近年来,多地污水处理准排放标准相继从一级B标提升至一级A,甚至更高,总氮含量作为污水排放标准中重要的指标之一,如果要对其达到较高的去除标准,就需要在污水处理过程中添加碳源。
目前,绝大多数污水厂通过硝化—反硝化来实现氮达标。先将氨氮氧化成硝酸盐氮,再将硝酸盐氮还原成氮气。 而这些污水处理厂正面临着必须投加碳源以及碳源成本高的现实。碳源背后的那本经济账,有必要拿出来同大家一起“算算账”。
投加成本是碳源的当量COD价格+投加量的综合算法,需要理论计算加实际运行的投加量确定。
碳源吨水运行成本=C×P/Q
式中:
C——碳源投加量,t/d;
P——碳源药品价格,RMB/t;
Q——进水量,m3/d;
1、碳源的COD当量值
可能有小伙伴会问COD当量是什么?其实目前对碳源的COD当量并没有官方定义,笔者仅以实际使用习惯做一个总结性定义。
碳源的COD当量可以理解为单位体积或单位质量的碳源全部被氧化后,需要的氧的毫克数,单位mg/L、mg/g或kg/kg。
目前污水厂常用的碳源分别为:甲醇、乙酸钠、乙酸、以葡萄糖为代表的糖类物质(面粉、蔗糖、葡萄糖)等。
它们所对应的COD当量如下表所示:
2、碳源投加量计算
进水有机物消耗的氮量的计算公式:
Ns=Kde×S0+0.05×(S0-Se)
式中:
Ns——进水有机物消耗的氮浓度,mg/L;
Kde——反硝化速率,根据VD/V查表确定;
S0——进水中BOD5浓度,mg/L;
Se——出水中BOD5浓度,mg/L;
需要外加碳源反硝化去除的氮量的计算公式:
N=Nt0-Ns-Nte
式中:
N——需要外加碳源反硝化去除的氮量,mg/L;
Nt0——进水中总氮的浓度,mg/L;
Nte——出水中总氮的浓度,mg/L;
碳源投加量的计算公式为:
C=5×N×Q/COD当量值
值得一提的是,各类碳源单价价格变动大,计算时以实际采购为准。
其中:
甲醇——是最具性价比的碳源,但当冬天来临采暖用甲醇时,甲醇的单价也可能上升;
乙酸——价格市场变化大,高价时做碳源价格昂贵,将乙酸应用于污水处理厂的大规模投加几乎不可能;
乙酸钠——单价价格贵,也是目前污水处理厂碳源投加成本高的主要原因;
葡萄糖——工业葡萄糖含杂质多,食品葡萄糖价格贵。
投加碳源目的是为了脱氮,但考虑脱氮效果的同时,也要兼顾污水处理厂的运行稳定,避免处理费用增加。
1、污泥产量
首先,投加碳源必会增加污泥的产量,而污泥处理成本很高。常用的碳源中乙酸、乙酸钠价格较贵,产泥率高,对污水厂的污泥处置会带来了一定的压力。
以葡萄糖为代表的糖类物质作为外加碳源使得脱氮效果良好,可是,糖类作为多分子化合物,容易引起细菌的大量繁殖,导致污泥膨胀。
2、出水COD值、亚硝基氮累积
其次,部分碳源的投加也会影响出水COD值和亚硝基氮累积。
以糖类作为碳源,会增加出水中COD的值,影响出水水质。同时,与醇类碳源相比,更容易产生亚硝态氮积累的现象。
甲醇作为外碳源虽然具有运行费用低、污泥产量小的优势,但在甲醇碳源不足时,存在亚硝酸盐积累的现象。并且如果投加量控制不好,或者系统来水变化波动太大,容易造成生化系统中毒,好氧区域丝状菌膨胀。
1、甲醇
甲醇易燃,为甲类危化品,使用和储存均有严格要求。
使用甲醇必须取得危险品使用许可证,并配有相关防爆设备,因此固定资产投资大,后期运维成本高。同时,使用甲醇的企业挥发性有机化合物很难达标,受政府部门监管成本高。
更重要的是,企业要想储存甲醇需报当地公安部门备案审批,手续繁琐,储存量超过一定数值,属于重大危险源。
2、乙酸
乙酸为乙类危化品,也是挥发性酸,是大气污染挥发性有机化合物的重要组成部分,环保部门监管多,储存条件要求高。多数污水处理厂远离乙酸厂,运输费用高。
3、乙酸钠
乙酸钠多为20%、25%、30%的液体,人工配置药剂工作量大。同时,由于当量COD低,运输费用高,不能远距离运输。
4、糖类
糖类外加碳源,需要现场配置成溶液,劳动强度大,劳动成本高。
文章内容来源环保工程师,责任编辑:胡静,审核人:李峥
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