某污水處理中外部碳源投加的計算實例及成本比較

劉曉娜

摘? ? 要：介紹某污水處理廠外部碳源投加的計算過程，并對幾種外加碳源處理成本進行計算、分析，為污水處理中碳源投加的選擇提供參考。

關鍵詞：碳源投加;計算實例;成本

1? 概述

我國城市生活污水處理主要采用生物處理方法，主要控制TN、NH4-N、TP、BOD5和SS等指標。其中TN和NH4-N去除的主要通過生物的硝化反硝化過程去除。而系統(tǒng)能否完成較充分的反硝化，除了外部條件，還取決于進水中的碳源是否充足。污水處理廠進水中的碳源不足時，需要投加外加碳源。常用的碳源有甲醇、乙酸、乙酸鈉、淀粉、蛋白質(zhì)、葡萄糖等。不同的碳源物質(zhì)對系統(tǒng)的生物反硝化的影響是不一樣的。本文通過實際案例計算常用的碳源甲醇、乙酸、乙酸鈉及葡萄糖的投加量，并比較其成本。

2? 工程介紹

某30000m?/d的污水處理廠采用的工藝為預處理+AAO池+二沉池+絮凝沉淀池+纖維轉盤濾池+紫外消毒工藝。該污水處理工程的進水水質(zhì)為：CODCr≤200mg/L;BOD5≤70mg/L;NH3-N≤25mg/L;TN≤35mg/L;SS≤250mg/L;TP≤4mg/L。污水處理廠出水應滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A排放標準，由此確定污水處理廠最終出水水質(zhì)為：CODCr≤50mg/l;BOD5≤10mg/l;NH3-N≤5（8）mg/l;TN≤15mg/l;SS≤10mg/l;TP≤0.5mg/l。AAO生物處理厭氧池容積為1250m?、缺氧池容積3125m?、好氧池容積為12500m?，污泥負荷：0.09kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥濃度：MLSS=4000mg/L，有效水深：5.5m，厭氧池停留時間：1h，缺氧池停留時間：2.5h，好氧池停留時間：10h，污泥齡：20d。

3? 碳源投加的計算

3.1? 進水有機物對碳源的消耗量

從該污水廠進水指標來看，BOD濃度比較低，可能存在碳源不足。進水中有機物對碳源的消耗主要有兩部分組成，一部分用于微生物自身的代謝活動，一部分用于微生物反硝化消耗N時的消耗。進水中碳源用于微生物自身的代謝時，污水中微生物的最佳營養(yǎng)比一般為BOD：N=100：5;微生物反硝化時，消耗N的量與反硝化速率有關。反硝化速率Kde是消耗每kgBOD所能去除的硝態(tài)氮kg數(shù)。按照理論計算，消耗2.86kgBOD可反硝化1kg硝態(tài)氮，即 Kde=1/2.86=0.35。實際反硝化速率還與進水BOD濃度、污水溫度、反硝化工藝等因素有關。根據(jù)反硝化設計參數(shù)表1，由缺氧池、好氧池容積確定Kde的值。

由上述公式和表1可知，我們可以根據(jù)幾種碳源的COD當量值，確定碳源投加量。

（1）若投加甲醇作為碳源，其COD當量為1.5kgCOD/kg甲醇，則該30000m?/d的污水廠每日需要的甲醇為：

C1=5[×]9.3[×]30000/1.5=0.93t/d

（2）若投加乙酸作為碳源，其COD當量為1.07 kgCOD/kg乙酸，則該30000m?/d的污水廠每日需要的乙酸為：

C2=5[×]9.3[×]30000/1.07=1.30t/d

（3）若投加乙酸鈉作為碳源，其COD當量為0.68 kgCOD/kg乙酸鈉，則該30000m?/d的污水廠每日需要的乙酸鈉為：

C3=5[×]9.3[×]30000/0.68=2.05t/d

（4）若投加葡萄糖作為碳源，其COD當量為0.6 kgCOD/kg葡萄糖，則該30000m?/d的污水廠每日需要的葡萄糖為：

C4=5[×]9.3[×]30000/0.6=2.33/d

經(jīng)詢價，甲醇藥品價格是2500元/噸，乙酸藥品價格是3900元/噸，乙酸鈉（有效含量58%）藥品價格是3300元/噸，葡萄糖（有效含量78%）藥品價格是2000元/噸。

幾種碳源噸水運行成本為：

（1）投加甲醇的噸水運行成本=C1[×]P1/Q=0.93[×]x2500/30000=0.0775元/噸水。

（2）投加乙酸的噸水運行成本= C2[×]P2/Q=1.3[×]3900/30000=0.169元/噸水。

（3）投加乙酸鈉（有效含量58%）的噸水運行成本= C3[×]P3/Q=2.05[×]3300/30000/0.58=0.389元/噸水。

（4）投加葡萄糖（有效含量78%）的噸水運行成本= C4[×]P4/Q=2.33[×]2000/30000/0.78=0.199元/噸水。

通過以上計算可知，投加不同碳源的成本費用不同。其中最經(jīng)濟的為投加甲醇藥劑，其次為乙酸藥劑;成本最高的為投加乙酸鈉藥劑，其次為葡萄糖藥劑。但是在實際中，雖然投加甲醇作為碳源最經(jīng)濟，但是甲醇具有易燃、易爆，運輸及儲存均有一定的危險性，而且其生物利用速率低，過多投加又會嚴重浪費，一般情況下很少應用。乙酸鈉雖然相對運行成本高，但是乙酸鈉是幾種碳源中脫氮效率最迅速的，同時對總氮的降低程度也是最大的。因此選用哪種藥劑作為外加碳源還需要根據(jù)具體情況進行確定。

5? 結論

通過實際案例可以看出，我們可以根據(jù)污水廠進水指標及出水水質(zhì)要求計算出污水處理需要的外加碳源量，并可以通過計算比較污水廠幾種常用外加碳源的成本。在污水廠前期的投資估算、設計過程中，需要綜合考慮實際情況，并比較經(jīng)濟性、安全性、實用性和高效性來確定采用哪種外加碳源，在水廠建成后的運營階段，更要做好調(diào)試，充分利用原有污水中碳源，減少外加碳源的投加量，從而降低污水處理成本。

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