碳源投加成本计算方法

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”。

1、碳源投加成本计算

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。

2、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。

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。