脱氮除磷系统如何正确的投加药剂？

脱氮除磷是污（wū）水处（chù）理系统（tǒng）的一项重要功能，要保障脱氮除磷（lín）处理达标，很重要的一点就是要（yào）保证给微生物提供充足的（de）有机物。

例如，有效的反硝化需要易生物降解的碳源， 生物除磷需要短链挥发性脂肪酸， 在一些天然水质较软的地区， 需要补充碱度以维持整个曝气池硝化过程所（suǒ）需的pH条件;另外， 如果使用化学除磷（lín）， 无论是作为生物除磷过程的补充还是作为主要的除磷手段， 都（dōu）需要（yào）添加金属盐和聚合物（wù）。

本文讨论各种药剂投加方法的基本原理、投加量计算和操作要求。

一、反（fǎn）硝化的（de）碳源投加

1、什么时候需要加药剂?

生物脱氮需要完成硝化和反硝化两个过程。废水中的氨氮首先必须被硝化或转化成（chéng）亚硝酸盐和硝酸盐， 然后在反（fǎn）硝化过程中， 硝（xiāo）酸盐将被作为细胞呼吸过程中氧化（huà）简单碳（tàn）化合物（wù）的供（gòng）氧体被还原成氮气。

因（yīn）此， 以去除硝酸盐为目标的反（fǎn）硝化过程必须要有易生物降解的碳源存在。其来源包括进水中溶解性BOD、内源反硝化过程中细胞的腐烂物和各类上清液回流等。当进水溶解性有机物不足而脱氮要求很高时， 则需要通（tōng）过（guò）补充化学物质以提供反（fǎn）硝化过程（chéng）所需要的碳源。

2、有（yǒu）哪些碳源（yuán）?投加在哪个位置?

反硝化所用的人工碳源有（yǒu）甲（jiǎ）醇、乙醇、变性（xìng）乙醇、醋酸及醋酸钠等纯化学药剂， 或者是工业生（shēng）产过程中的（de）废糖、糖蜜和废醋酸溶（róng）液等。其中甲醇的使用最普（pǔ）遍， 且被（bèi）证明是最合适的碳源。

对（duì）于常规的生物脱氮工艺， 甲醇应直接投加在缺氧段， 并通过缺氧段内的搅拌器与（yǔ）进水及混合液充分混合， 需防止水流剧烈紊流导致甲醇从液相中挥发至空气， 也应防止因多余的氧气存（cún）在造成部分（fèn）甲醇被细（xì）菌（jun1）好氧呼吸消耗。

如果（guǒ）污水厂采用四阶段或五阶段活性（xìng）污（wū）泥工艺， 在后续的缺氧段(第二缺氧段) 投加碳源可以获得比内源呼吸更高的反硝化速率， 能进一步去除硝（xiāo）酸盐;对于三级反硝（xiāo）化系统， 如反硝化滤池、反（fǎn）硝化好氧生物滤（lǜ）池等， 则补充碳源对（duì）于系（xì）统的运行非常重（chóng）要。

因为反硝化过程在主体曝气工艺的下游，进水中的所（suǒ）有（yǒu）溶（róng）解性BOD都（dōu）已经被去除，所以甲醇通常投加于反（fǎn）硝化进水中（zhōng）。

3、投加量（liàng）怎么计算?

甲醇的投加量受硝酸盐（yán）(NO3-N) 、亚硝酸盐(NO2-N) 以及溶解氧影响。甲（jiǎ）醇的需要量可以通过式(1) 计（jì）算。

甲醇需要（yào）量：

2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO (1)

实际运行中通常按每反硝化去除1 mg/L硝酸盐投加3 mg/L甲醇考虑， 然（rán）后根据（jù）污水厂的实际（jì）负（fù）荷及运行情况进行调整。甲醇投加量的正确控制对三级反（fǎn）硝化系统的运行（háng）非常重要。

过量投加不仅（jǐn）浪费化学药剂而且会增加反硝化系统出水中BOD的浓度。这对于出水BOD浓度要求不高的污（wū）水处理厂（chǎng）， 问题不会太大， 但是对于BOD限值约为5 mg/L或更低的污水处理厂来（lái）说， 则（zé）是需要（yào）重点考（kǎo）虑的问题。

4、甲（jiǎ）醇投加（jiā）系统的安全措施

甲醇（chún）的闪点为12 ℃，是高可燃性（xìng）物质。甲醇的储存池、管道及其附件和电气系统需要考虑相应防爆措施。甲醇投加系统通常宜安装在室外， 并远离其他设备。甲醇储罐应安装浮动（dòng）式顶盖（gài）和压力（lì）释放（fàng）阀与灭（miè）火器。

二、生物除磷中挥发性脂肪酸的投加

1、为什么需要投加VFA?

生物除磷的机理是通过厌氧区中吸收（shōu）挥（huī）发性脂肪酸(VFA)， 同时释放出存储的磷， 而在好氧条件下聚磷细菌吸收过量的磷。为保证聚磷细菌的繁殖以及有效的生物除（chú）磷作用， 需（xū）要有充足的挥发性脂（zhī）肪（fáng）酸。

污水（shuǐ）处理厂的进水中可能有（yǒu）VFA存在， 包括收（shōu）集系统的（de）停留时间较（jiào）长、设（shè）有多级提升泵站的原水和生物脱氮除（chú）磷系统厌氧段（duàn）中复杂的有机化合物分解产生。若自然产生的VFA含量不（bú）足， 就需要在厌氧（yǎng）段外加VFA。

2、常用的VFA是什么?投加量怎么计算?

对于生物除磷系统而言， 醋酸与丙酸的混（hún）合液是外加VFA的较佳选择。实（shí）践中使用最普遍的是醋（cù）酸溶液。若需要投加VFA (例如在进水中增加（jiā）溶解性BOD， 其中（zhōng）部分将通过厌氧段的发酵过程转化为可用的（de）VFA)， 则外加VFA的需要量通常（cháng）为去除每毫克磷需要5～10 mg的VFA。

通常醋酸为冰醋酸(近似100%溶液) 和84%及56%的溶液形态。冰醋酸虽然不像乙醇（chún）那样易挥发，但具有相对较低的闪点（diǎn）(40 ℃) 以及17 ℃的冰（bīng）点，因（yīn）此应按规范要求考虑防止燃烧， 同（tóng）时必须采（cǎi）取措施防止（zhǐ）凝固。储存池、管道以及附件等都需采用金属材料。

3、醋酸的安全存放措施

醋酸具有腐蚀性， 通常（cháng）采用316号不锈钢。若在温暖的气候条件下使用冰醋酸， 由于其相对较低的闪点， 需要考虑采用惰性气体垫层或浮顶（dǐng）。实际应用中建议采用低浓度的醋酸水溶液。

当然， 投加VFA并不（bú）能完（wán）全去除系统出水的TP浓度;如果需要出水TP很低， 仍（réng）然需要采用化学除磷，通过投加化学药剂（jì）将磷沉淀（diàn）去（qù）除。

三、碱度的投加

1、什（shí）么情况需要投加碱度?

碱度（dù）是（shì）衡（héng）量污水（shuǐ）对酸的（de）中和能力的指标。碱度与pH密切相关， 对于（yú）生物脱氮除磷工艺的污水（shuǐ）厂至关重要。

硝化过程中碱度的（de）消耗导致污水pH下降， 利用铁盐或铝盐进行化学沉淀除磷也会造成碱度下降。

pH下降导致硝化反应速率降低， 当pH约为6时硝化停止;pH值低于7时（shí）， 聚糖菌会与聚（jù）磷（lín）菌发生（shēng）竞争， 影响（xiǎng）聚磷菌利用VFA能力， 从而（ér）影响生物除（chú）磷效果。另外， 碱度也（yě）反映了污水的（de）缓冲能力， 即应对不同进水水质pH变化（huà）的能力。

因此，为保证硝（xiāo）化反应的进行，一些污水处理厂需要外加碱度。有许多化学药（yào）品可以用来补充碱度。化学药品（pǐn）的选（xuǎn）择受到当地自然条件、当地（dì）化（huà）学品价格以（yǐ）及操作（zuò）人员偏好（hǎo）的影响。

2、可以用于补充碱度的化学物质有哪些?投加量怎么计算?

可以用于补充碱度的化学（xué）物质有氢氧化钠(NaOH)、氢氧化（huà）钙(消石灰)[Ca(OH)2]和氧化钙(生石灰) (CaO) 等。

氢氧化钠（nà）价（jià）格较高， 但是与氢氧化钙相比， 使（shǐ）用操作更方便， 储存及投加系统的年（nián）运行费用较低;氢氧化钙通常以固体物质的形式出（chū）售（shòu）， 在使用前必须（xū）成浆， 石灰浆池易发生结垢;氧化钙需熟化， 熟化操作过程的劳动（dòng）环境恶劣且劳动强度大， 维（wéi）持设备运（yùn）行需（xū）耗费大量人（rén）力。

补充（chōng）碱度投加系统设计时， 一般采用50～100 mg/L(CaCO3计) 作（zuò）为出水的目标（biāo）碱度。实际运行时每个厂都必须进行（háng）单独评估， 以（yǐ）确定（dìng）多大的出水碱度能保证出（chū）水pH值稳定。

在确定投加量时， 需要考虑后续工艺对（duì）出水pH和碱度的影响。通常（cháng）氯气会增加酸（suān）度，进一步（bù）降低出水的（de）pH值;次氯酸钠会增加碱度;用铁盐或铝盐沉淀除磷， 当好氧池中铝盐或铁盐过（guò）量投加（jiā）时， 产生氢（qīng）氧（yǎng）化物沉淀会增加碱度消耗。

通常对于铝盐， 产生每毫克氢氧化铝需要消耗5.56 mg 的CaCO3。对于（yú）铁盐， 产（chǎn）生每毫克氢氧化铁需要消耗2.69 mg的（de）CaCO3。

3、氢氧化钠的安全存放措施

氢氧化钠属于强碱， 若投加过量， 会造成（chéng）pH明显（xiǎn）上升。稀释后的氢氧化钠溶液必须在低（dī）于0 ℃的条件下冷冻保存。50%的氢氧化钠溶（róng）液（yè）的冰点约为12.8 ℃， 因此其储存（cún）池及（jí）管道必须加热并保温。一旦液体温度低于12.8 ℃， 氢氧化钠将结（jié）晶并从溶液中析出。发（fā）生结（jié）晶的氢氧化（huà）钠很难被（bèi）再次溶解。氢（qīng）氧化钠用厂内供水（shuǐ）或饮用水进行现（xiàn）场稀释， 在混合点易出现结垢现象。

因此， 稀释系统混合点处（chù）的管道接口应设（shè）计成易清（qīng）洗的形式（shì）;氢氧化钠的投（tóu）加点也容易发生结垢， 建议氢氧化（huà）钠投加于回流污泥（ní）管， 因回（huí）流污泥管中流量较大， 可以保护管线防止结（jié）垢。

四、化学除磷中的药剂投加

1、化学除磷的投加（jiā）位置

化学除磷的基本原理是将溶解性的磷（lín）转化为化学沉淀（diàn）物， 在污泥沉（chén）淀过程中去除。用于废水中化学沉淀除磷的（de）化学（xué）物质有铁盐、铝盐和（hé）钙盐， 其中铁盐较为（wéi）常用。

化学除磷药剂的投加量需结合整个处理系统进行考虑。应充分利（lì）用生物除磷作用对磷的吸收， 使化学（xué）药剂得到有效利用， 并使污泥的产量最小化。

根据出水中的磷浓度的不同目标， 化学药剂可以在不同（tóng）的投加点（diǎn）投加， 如图1所示。若在初沉池中进行化学除磷，还需要考虑下游微生物对磷的需求。若投加药剂去除了过量的磷（lín）， 则生物系统将面临营养物质缺乏的问（wèn）题。

铁或亚铁化合物可以在初（chū）沉池前投加， 并在初沉池中沉淀。铁盐的除（chú）磷效果取决于反应时间的长短。完全反应需要5 ~ 10 min， 因此需要铁盐（yán）与污水的混合反应区以形成难（nán）溶沉淀物。

若（ruò）没有条件设置混合反应区， 则需将药剂投加在更上游的区域， 以保证足够的停留时间。铁盐也可以在二（èr）沉池前投加， 铁（tiě）盐沉淀物在沉淀池上游形（xíng）成， 并在沉淀池中从系统中分离（lí）。

亚铁盐在曝气池前投（tóu）加， 因为亚铁离子氧化成铁（tiě）离子需要消耗额外的氧气;过量投加会增加出（chū）水中的离子浓度， 因此亚铁离（lí）子不能在二沉池（chí）中投加。过量或未（wèi）反应的亚铁离子一旦被带入消毒（dú）系统， 将消耗（hào）氯气， 同时形成沉淀(提（tí）高出水总悬浮固（gù）体TSS浓度)。

此外（wài）， 若采用紫外线消毒系（xì）统， 铁会（huì）干扰紫外线的（de）吸收， 在灯管上形（xíng）成淤积， 加快灯管的清洗频率。建议每个污水处理厂进（jìn）行小试， 以确定达到出（chū）水溶解性磷目标值（zhí）所需的实际摩尔投加量。

2、化学除磷的投加量（liàng）

通常磷沉淀所需（xū）的铁盐摩尔投加量基（jī）于出（chū）水期望的溶解性磷浓度而非进水磷浓度。若初沉（chén）池将磷的浓度降低到1 mg/L，需要投加的铁盐Fe3+ ∶ P的摩尔比为1.67 ∶ 1或质量比3 ∶ 1;在二级处理系统中去除0.5 mg/L溶解性磷需要投（tóu）加的铁盐（yán）Fe3+ ∶ P的摩尔比2.27 ∶ 1或质量比4.1 ∶ 1。

此外， 投加铁离子无法使出水中溶解性（xìng）磷浓度低于0.10 mg/L。要达到这个浓（nóng）度， 则需要投（tóu）加的铁盐与磷的摩尔比为12 ∶ 1。

3、药剂存储和操作（zuò）问题

铁盐或亚铁盐呈酸性， 因此需考虑存（cún）储（chǔ）和操作的问题。可用玻璃（lí）纤维增强塑料(FRP) 或聚乙烯存储池来存储氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁或硫酸亚铁。计量泵可采用（yòng）蠕动（dòng）泵、螺（luó）杆泵或隔膜泵（bèng）。应尽量在接近投加点附近添加， 以减少电镀作用的影响。泵体需采用聚氯乙烯(PVC) 材料。管（guǎn）道、阀门及配件需采用PVC或过氯乙烯(CPVC) 材料。

总结 3 点：

1、投加化学药剂肯定会增加设施建设费（fèi）用和日（rì）常运（yùn）行费用（yòng）， 所以是否（fǒu）需要投（tóu）加化学药剂应根据排放或利用的标准确定;

2、药剂（jì）的有效利用取决于准确的投加剂量和（hé）适当（dāng）的混合（hé）措施;

3、必须（xū）强调要做好可靠的防护措施， 保证运行维护人（rén）员的安全和健康。