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乙酸钠涨至4500!污水厂如何减少碳源投加量,降低成本?
来源:水处理技术 | 作者:hemeijiakeji | 发布时间: 2021-11-03 | 91 次浏览 | 分享到:


近期,多地相继下发能耗双控的政策文件,各类高耗能高污染的行业纷纷错峰轮休。
其中,化工行业更是第一个被提出“限电停产”的行业。当限电遇上原材料涨价,化工企业在碳源等各品类药剂上,均进行了价格调整来应对成本上涨带来的压力。
而随着药剂价格的上涨,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。
因此,为响应国家“节能降耗”号召,降低运行成本并保证出水水质达标,中小型污水厂相关工作人员应明晰碳源投加成本组成、投加量计算及降本措施。


1

碳源投加成本与投加量

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,小编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。


2

降低碳源投加量

某污水处理厂采用A2/O工艺,污水来源全部为生活污水,在系统运行过程中存在碳源不足的问题。

为提高脱氮效率,保证出水总氮浓度达标,采用甲醇作为外加碳源,投加点位于厌氧段进水口,实际运行证明出水水质能稳定达标,弊端是甲醇药耗高,运行成本偏高。

经调查研究后,该污水厂决定从调整碳源投加点与量、以及通过改变内回流流向、内回流比来提高脱氮除磷效果这2个方面入手,降低碳源投加量,减少污水厂运行成本。

1、调整碳源投加点

外加碳源主要保证缺氧段有充足的有机物供反硝化细菌利用,从而提高脱氮效率。

基于此,该厂运行人员将甲醇投加点从A2/O池厌氧段进水口调整至缺氧段,并对甲醇用量进行合理调节(当进水浓度以及 C /N值低、出水 TN 值出现上升趋势时,加大投加量,反之则减少投加量),同时进行相应的工艺调控以满足生产运行需求,确保出水水质达标。

碳源投加点调整前,甲醇首先在厌氧段消耗一部分,再进入缺氧段进行反硝化;而调整后,甲醇全部用于反硝化,避免了厌氧段对甲醇的消耗,从而使甲醇用量大幅下降。

从结果数据来看,该厂甲醇日均用量减少约45.9%,大大降低了运行成本。同时,甲醇用量减少后,各项水质参数均能达标。

2、改变内回流流向

根据除磷理论可知,要得到较高的除磷率,释磷必须充分。同时,只有在严格的厌氧条件下,聚磷菌才能够从体内大量释磷而处于饥饿状态,为好氧段大量吸磷创造条件。

该污水厂的内回流分别进入厌氧段、缺氧段,

  • 一方面,部分硝化液回流至厌氧段,使厌 氧段DO浓度升高,不利于释磷,且硝化液对聚磷菌的释磷具有抑制作用;
  • 另一方面,为了保证反硝化的顺利进行,必须保证严格的缺氧状态,而硝化液部分回流至厌氧段,难以保证缺氧段环境。

因此,为提高除磷脱氮效率,该水厂关闭厌氧段内回流拍门,使硝化液全部回流至缺氧段。

总的来说,根据生物脱氮除磷理论调整内回流去向,要严格保持厌氧段、缺氧段的DO范围,使硝化液全部回流至缺氧段进行反硝化,提高了反硝化效率;且消除了硝酸盐对厌氧释磷的抑制,聚磷菌在厌氧段释磷、好氧段吸磷的能力明显增强,提高了生物除磷效果。

3、调节内回流比

内回流比r直接关系到脱氮效率,r值越大,系统总的脱氮率越高,出水TN值越低。

r过高时,对系统脱氮也会产生负面影响:

  • 一方面,通过内回流带至缺氧段的DO较多,DO浓度较高时会干扰反硝化的进行;
  • 另一方面,加大回流量使污水在缺氧段的实际停留时间缩短,使脱氮效率降低;
  • 同时,加大回流量还增加了系统的能耗。

因此,必须找到适合污水厂生产运行的最佳内回流比,使脱氮效率最高,并尽量降低能耗。

该水厂通过对不同回流比时脱氮效果的分析,发现内回流比在200%、300%时出水TN值均能达到一级A标准,内回流比为300%时的TN去除效果较200%时的好,且反硝化时间充足,故300%的内回流比更适合该污水厂的生产运行需求。


3

碳源的运输、储存等

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。


4

投加碳源的后续处置困难

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。
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转自:环保水圈