靠“零碳源投加”省下1000萬！汙水廠真的能擺脫碳源依賴嗎？

為保證出水總氮達標，常規汙水深度脫氮技術強烈依賴外部碳源投加。正因如此，

城鎮汙水廠及企事業汙水處理系統長期以來都面臨著

碳源“投不起”

、

“

離不開”等

“卡脖子”問題。

而近日

青

島一水務公司自主研發的無碳源投加水質達標技術，成功破解了汙水處理過程中低碳源條件下無法脫氮除磷的行業技術難題。

據悉，該技術透過同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等反應實現，以青島城陽城區汙水廠為例。

一方面，

無碳源新增技術可以節省大量的藥劑費用，大幅度降低執行成本。

該廠正常投加單耗按照

30mg/L，水量按照20萬/日計算，

每天可節省24噸碳源，一年節省8760噸，相當於減排二氧化碳5076噸

。

另一方面，

能夠大量減少碳投放和排放量

，依靠技術為綠色環保提供生產保障，

每年可以節約生產成本1000餘萬元

，對於建設節約型和環境友好型企業，在行業內具有導向意義。

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1

國家技術二等獎-無需外加碳源深度脫氮

汙水深度生物脫氮技術及案例

在此之前，

一項名為“SADeN活性自持深度脫氮”的新技術就已經成功“擺脫”了碳源依賴

。由哈爾濱工業大學、北京工業大學、中國科學院生態環境研究中心、中持水務股份有限公司、信開水環境投資有限公司共同完成。

該技術從反應機理上顛覆了傳統的脫氮方式，透過利用無機碳（CO2、HCO3-、CO32-）作為碳源，自養反硝化菌能夠以複合活性生物載體作為硝酸鹽氮還原的電子供體，完成微生物新陳代謝，將受硝氮汙染水體中的NO3——N還原為N2。

而透過對複合活性生物載體中硫、鐵及其他活性組分進行最佳化設計，則能促使附著其上的功能微生物形成代謝偶聯網路，實現高生物持有量、長距離電子傳遞，進而獲得高負荷脫氮能力，徹底擺脫對碳的依賴。

綜上所述，

“SADeN活性自持深度脫氮”是一種無需外加有機碳源，即可實現水中硝態氮深度去除的新型生物脫氮系統

，脫氮效率高、執行成本低、應用範圍廣。

早在2019年，

SADeN活性自持深度脫氮技術就在寧晉經濟開發區汙水處理廠完成了大規模工程示範。

寧晉經濟開發區汙水處理廠規模控制面積12。59平方公里，建成區面積5。4平方公里，轄12個行政村，建設規模為4萬噸/天，是國家水體汙染控制治理科技重大專項——工業園區廢水及環保服務模式綜合示範研究行業工業園區的綜合環境建設管理服務模式示範基地。

2019年，為了降低汙水廠總氮達標對外部碳源投加的依賴度、提升汙水深度脫氮效果，

採用

SADeN

技術

對原有異養反硝化濾池進行改造，化解了碳源穿透風險，更好地適應了出水COD≤30mg/L的新排放標準。

SADeN

濾池執行以來，

出水總氮濃度穩定低於10mg/L，執行成本較異養反硝化濾池降低40%以上。

除了工業汙水專案，該技術還覆蓋了市政汙水、水環境治理、農村汙水等多個領域，汙水處理總量已超過20萬噸/天。

客觀地說，

在適用的新脫氮技術落地之前，

在適用的新脫氮技術落地之前，

合理選擇碳源

合理選擇碳源

、

、

減少碳源投加量

減少碳源投加量

，依舊是有效降低中小型汙水廠執行成本的不二之選。

，需要理論計算加實際執行的投加量確定。

碳源噸水執行成本=C×P/Q

式中：

C——碳源投加量，t/d；

P——碳源藥品價格，RMB/t；

Q——進水量，m3/d；

，依舊是有效降低中小型汙水廠執行成本的不二之選。

可能有小夥伴會問COD當量是什麼？

其實目前對碳源的COD當量並沒有官方定義，小編僅以實際使用習慣做一個總結性定義。

02

目前汙水廠常用的碳源分別為：甲醇、乙酸鈉、乙酸、以葡萄糖為代表的糖類物質（麵粉、蔗糖、葡萄糖）等。

它們所對應的COD當量如下表所示：

不同碳源投加的成本及投加量的計算

減少成本-合理選擇碳源型別

Ns=Kde×S0＋0。05×（S0-Se）

式中：

Ns——進水有機物消耗的氮濃度，mg/L；

Kde——反硝化速率，根據VD/V查表確定；

S0——進水中BOD5濃度，mg/L；

Se——出水中BOD5濃度，mg/L；

投加成本是碳源的當量COD價格+投加量的綜合演算法

N=Nt0-Ns-Nte

式中：

N——需要外加碳源反硝化去除的氮量，mg/L；

Nt0——進水中總氮的濃度，mg/L；

Nte——出水中總氮的濃度，mg/L；

1、碳源的COD當量值

C=5×N×Q/COD當量值

值得一提的是，

碳源的COD當量可以理解為單位體積或單位質量的碳源全部被氧化後，需要的氧的毫克數，單位mg/L、mg/g或kg/kg。

其中，

2、碳源投加量計算

——

進水有機物消耗的氮量的計算公式：

需要外加碳源反硝化去除的氮量的計算公式：

——

碳源投加量的計算公式為：

各類碳源單價價格變動大，計算時以實際採購為準。

——

甲醇

是最具價效比的碳源，但當冬天來臨採暖用甲醇時，甲醇的單價也可能上升；

——

乙酸

價格市場變化大，高價時做碳源價格昂貴，將乙酸應用於汙水處理廠的大規模投加幾乎不可能；

乙酸鈉

單價價格貴，也是目前汙水處理廠碳源投加成本高的主要原因；

某汙水處理廠

葡萄糖

在系統執行過程中存在碳源不足的問題。

為提高脫氮效率，保證出水總氮濃度達標，

工業葡萄糖含雜質多，食品葡萄糖價格貴。

經調查研究後，該汙水廠決定

03

這2個方面入手，降低碳源投加量，減少汙水廠執行成本。

減少碳源投加量的2個關鍵方向

外加碳源主要保證缺氧段有充足的有機物供反硝化細菌利用，從而提高脫氮效率。

基於此，該廠執行人員

改變碳源投加點/量、提高脫氮除磷效果

（當進水濃度以及 C /N值低、出水 TN 值出現上升趨勢時，加大投加量，反之則減少投加量），同時進行相應的工藝調控以滿足生產執行需求，確保出水水質達標。

碳源投加點調整前，甲醇首先在厭氧段消耗一部分，再進入缺氧段進行反硝化；而

採用A2/O工藝，汙水來源全部為生活汙水，

從結果資料來看，該廠甲醇日均用量減少約45。9%，大大降低了執行成本。同時，甲醇用量減少後，各項水質引數均能達標。

採用甲醇作為外加碳源，投加點位於厭氧段進水口，實際執行證明出水水質能穩定達標，弊端是甲醇藥耗高，執行成本偏高。

根據除磷理論可知，要得到較高的除磷率，釋磷必須充分。同時，只有在嚴格的厭氧條件下，聚磷菌才能夠從體內大量釋磷而處於飢餓狀態，為好氧段大量吸磷創造條件。

該汙水廠的內迴流分別進入厭氧段、缺氧段，

一方面，部分硝化液迴流至厭氧段，使厭 氧段DO濃度升高，不利於釋磷，且硝化液對聚磷菌的釋磷具有抑制作用；

另一方面，為了保證反硝化的順利進行，必須保證嚴格的缺氧狀態，而硝化液部分迴流至厭氧段，難以保證缺氧段環境。

因此，

從調整碳源投加點與量、以及透過改變內迴流流向、內迴流比來提高脫氮除磷效果

總的來說，根據生物脫氮除磷理論調整內迴流去向，要嚴格保持厭氧段、缺氧段的DO範圍，使硝化液全部迴流至缺氧段進行反硝化，提高了反硝化效率；且消除了硝酸鹽對厭氧釋磷的抑制，聚磷菌在厭氧段釋磷、好氧段吸磷的能力明顯增強，提高了生物除磷效果。

1、調整碳源投加點

將甲醇投加點從A2/O池厭氧段進水口調整至缺氧段，並對甲醇用量進行合理調節

但

r

值

過高時，對系統脫氮也會產生負面影響：

一方面，透過內迴流帶至缺氧段的DO較多，DO濃度較高時會干擾反硝化的進行；

另一方面，加大回流量使汙水在缺氧段的實際停留時間縮短，使脫氮效率降低；

同時，加大回流量還增加了系統的能耗。

因此，

調整後，甲醇全部用於反硝化，避免了厭氧段對甲醇的消耗，從而使甲醇用量大幅下降。

該水廠透過對不同迴流比時脫氮效果的分析，發現內迴流比在200%、300%時出水TN值均能達到一級A標準，內迴流比為300%時的TN去除效果較200%時的好，且反硝化時間充足，故300%的內迴流比更適合該汙水廠的生產執行需求。