脫氮除磷是污水處理系統的一項重要功能，要保障脫氮除磷處理達標，很重要的一點(diǎn)就是要保證給微生物提供充足的有機物。又想馬兒跑得快，又想馬兒不吃草是不行的。

　　例如，有效的反硝化需要易生物降解的碳源，生物除磷需要短鏈揮發(fā)性脂肪酸，在一些天然水質(zhì)較軟的地區，需要補充堿度以維持整個(gè)曝氣池硝化過(guò)程所需的pH條件；另外，如果使用化學(xué)除磷，無(wú)論是作為生物除磷過(guò)程的補充還是作為主要的除磷手段，都需要添加金屬鹽和聚合物。

　　本文討論各種藥劑投加方法的基本原理、投加量計算和操作要求。

　　01反硝化的碳源投加

　　1、什么時(shí)候需要加藥劑？

　　生物脫氮需要完成硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程。廢水中的氨氮首先必須被硝化或轉化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，然后在反硝化過(guò)程中，硝酸鹽將被作為細胞呼吸過(guò)程中氧化簡(jiǎn)單碳化合物的供氧體被還原成氮氣。

　　因此，以去除硝酸鹽為目標的反硝化過(guò)程必須要有易生物降解的碳源存在。其來(lái)源包括進(jìn)水中溶解性BOD、內源反硝化過(guò)程中細胞的腐爛物和各類(lèi)上清液回流等。當進(jìn)水溶解性有機物不足而脫氮要求很高時(shí)，則需要通過(guò)補充化學(xué)物質(zhì)以提供反硝化過(guò)程所需要的碳源。

　　2、有哪些碳源？投加在哪個(gè)位置？

　　反硝化所用的人工碳源有甲醇、乙醇、變性乙醇、醋酸及醋酸鈉等純化學(xué)藥劑，或者是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢糖、糖蜜和廢醋酸溶液等。其中甲醇的使用最普遍，且被證明是最合適的碳源。

　　對于常規的生物脫氮工藝，甲醇應直接投加在缺氧段，并通過(guò)缺氧段內的攪拌器與進(jìn)水及混合液充分混合，需防止水流劇烈紊流導致甲醇從液相中揮發(fā)至空氣，也應防止因多余的氧氣存在造成部分甲醇被細菌好氧呼吸消耗。

　　如果污水廠(chǎng)采用四階段或五階段活性污泥工藝，在后續的缺氧段（第二缺氧段）投加碳源可以獲得比內源呼吸更高的反硝化速率，能進(jìn)一步去除硝酸鹽；對于三級反硝化系統，如反硝化濾池、反硝化好氧生物濾池等，則補充碳源對于系統的運行非常重要。

　　因為反硝化過(guò)程在主體曝氣工藝的下游，進(jìn)水中的所有溶解性BOD都已經(jīng)被去除，所以甲醇通常投加于反硝化進(jìn)水中。

　　3、投加量怎么計算？

　　甲醇的投加量受硝酸鹽（NO3-N）、亞硝酸鹽（NO2-N）以及溶解氧影響。甲醇的需要量可以通過(guò)式（1）計算。

　　甲醇需要量：

　　2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO（1）

　　實(shí)際運行中通常按每反硝化去除1mg/L硝酸鹽投加3mg/L甲醇考慮，然后根據污水廠(chǎng)的實(shí)際負荷及運行情況進(jìn)行調整。甲醇投加量的正確控制對三級反硝化系統的運行非常重要。

　　過(guò)量投加不僅浪費化學(xué)藥劑而且會(huì )增加反硝化系統出水中BOD的濃度。這對于出水BOD濃度要求不高的污水處理廠(chǎng)，問(wèn)題不會(huì )太大，但是對于BOD限值約為5mg/L或更低的污水處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，則是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

　　4、甲醇投加系統的安全措施

　　甲醇的閃點(diǎn)為12℃，是高可燃性物質(zhì)。甲醇的儲存池、管道及其附件和電氣系統需要考慮相應防爆措施。甲醇投加系統通常宜安裝在室外，并遠離其他設備。甲醇儲罐應安裝浮動(dòng)式頂蓋和壓力釋放閥與滅火器。

　　02生物除磷中揮發(fā)性脂肪酸的投加

　　1、為什么需要投加VFA？

　　生物除磷的機理是通過(guò)厭氧區中吸收揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時(shí)釋放出存儲的磷，而在好氧條件下聚磷細菌吸收過(guò)量的磷。為保證聚磷細菌的繁殖以及有效的生物除磷作用，需要有充足的揮發(fā)性脂肪酸。

　　污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水中可能有VFA存在，包括收集系統的停留時(shí)間較長(cháng)、設有多級提升泵站的原水和生物脫氮除磷系統厭氧段中復雜的有機化合物分解產(chǎn)生。若自然產(chǎn)生的VFA含量不足，就需要在厭氧段外加VFA。

　　2、常用的VFA是什么？投加量怎么計算？

　　對于生物除磷系統而言，醋酸與丙酸的混合液是外加VFA的最佳選擇。實(shí)踐中使用最普遍的是醋酸溶液。若需要投加VFA（例如在進(jìn)水中增加溶解性BOD，其中部分將通過(guò)厭氧段的發(fā)酵過(guò)程轉化為可用的VFA），則通常去除每毫克磷需要外加VFA5～10mg。

　　通常醋酸為冰醋酸（近似100%溶液）和84%及56%的溶液形態(tài)。冰醋酸雖然不像乙醇那樣易揮發(fā)，但具有相對較低的閃點(diǎn)（40℃）以及17℃的冰點(diǎn)，因此應按規范要求考慮防止燃燒，同時(shí)必須采取措施防止凝固。儲存池、管道以及附件等都需采用金屬材料。

　　3、醋酸的安全存放措施

　　醋酸具有腐蝕性，通常采用316號不銹鋼。若在溫暖的氣候條件下使用冰醋酸，由于其相對較低的閃點(diǎn)，需要考慮采用惰性氣體墊層或浮頂。實(shí)際應用中建議采用低濃度的醋酸水溶液。

　　當然，投加VFA并不能完全去除系統出水的TP濃度；如果需要出水TP很低，仍然需要采用化學(xué)除磷，通過(guò)投加化學(xué)藥劑將磷沉淀去除。

　　03堿度的投加

　　1、什么情況需要投加堿度？

　　堿度是衡量污水對酸的中和能力的指標。堿度與pH密切相關(guān)，對于生物脫氮除磷工藝的污水廠(chǎng)至關(guān)重要。

　　硝化過(guò)程中堿度的消耗導致污水pH下降，利用鐵鹽或鋁鹽進(jìn)行化學(xué)沉淀除磷也會(huì )造成堿度下降。

　　pH下降導致硝化反應速率降低，當pH約為6時(shí)硝化停止；pH值低于7時(shí)，聚糖菌會(huì )與聚磷菌發(fā)生競爭，影響聚磷菌利用VFA能力，從而影響生物除磷效果。另外，堿度也反映了污水的緩沖能力，即應對不同進(jìn)水水質(zhì)pH變化的能力。

　　因此，為保證硝化反應的進(jìn)行，一些污水處理廠(chǎng)需要外加堿度。有許多化學(xué)藥品可以用來(lái)補充堿度?；瘜W(xué)藥品的選擇受到當地自然條件、當地化學(xué)品價(jià)格以及操作人員偏好的影響。

　　2、可以用于補充堿度的化學(xué)物質(zhì)有哪些？投加量怎么計算？

　　可以用于補充堿度的化學(xué)物質(zhì)有氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鈣（消石灰）［Ca（OH）2］和氧化鈣（生石灰）（CaO）等。

　　氫氧化鈉價(jià)格較高，但是與氫氧化鈣相比，使用操作更方便，儲存及投加系統的年運行費用較低；氫氧化鈣通常以固體物質(zhì)的形式出售，在使用前必須成漿，石灰漿池易發(fā)生結垢；氧化鈣需熟化，熟化操作過(guò)程的勞動(dòng)環(huán)境惡劣且勞動(dòng)強度大，維持設備運行需耗費大量人力。

　　補充堿度投加系統設計時(shí)，一般采用50～100mg/L（CaCO3計）作為出水的目標堿度。實(shí)際運行時(shí)每個(gè)廠(chǎng)都必須進(jìn)行單獨評估，以確定多大的出水堿度能保證出水pH值穩定。

　　在確定投加量時(shí)，需要考慮后續工藝對出水pH和堿度的影響。通常氯氣會(huì )增加酸度，進(jìn)一步降低出水的pH值；次氯酸鈉會(huì )增加堿度；用鐵鹽或鋁鹽沉淀除磷，當好氧池中鋁鹽或鐵鹽過(guò)量投加時(shí)，產(chǎn)生氫氧化物沉淀會(huì )增加堿度消耗。

　　通常對于鋁鹽，產(chǎn)生每毫克氫氧化鋁需要消耗5.56mg的CaCO3。對于鐵鹽，產(chǎn)生每毫克氫氧化鐵需要消耗2.69mg的CaCO3。

　　3、氫氧化鈉的安全存放措施

　　氫氧化鈉屬于強堿，若投加過(guò)量，會(huì )造成pH明顯上升。稀釋后的氫氧化鈉溶液必須在低于0℃的條件下冷凍保存。50%的氫氧化鈉溶液的冰點(diǎn)約為12.8℃，因此其儲存池及管道必須加熱并保溫。一旦液體溫度低于12.8℃，氫氧化鈉將結晶并從溶液中析出。發(fā)生結晶的氫氧化鈉很難被再次溶解。氫氧化鈉用廠(chǎng)內供水或飲用水進(jìn)行現場(chǎng)稀釋?zhuān)诨旌宵c(diǎn)易出現結垢現象。

　　因此，稀釋系統混合點(diǎn)處的管道接口應設計成易清洗的形式；氫氧化鈉的投加點(diǎn)也容易發(fā)生結垢，建議氫氧化鈉投加于回流污泥管，因回流污泥管中流量較大，可以保護管線(xiàn)防止結垢。

　　04化學(xué)除磷中的藥劑投加

　　1、化學(xué)除磷的投加位置

　　化學(xué)除磷的基本原理是將溶解性的磷轉化為化學(xué)沉淀物，在污泥沉淀過(guò)程中去除。用于廢水中化學(xué)沉淀除磷的化學(xué)物質(zhì)有鐵鹽、鋁鹽和鈣鹽，其中鐵鹽較為常用。

　　化學(xué)除磷藥劑的投加量需結合整個(gè)處理系統進(jìn)行考慮。應充分利用生物除磷作用對磷的吸收，使化學(xué)藥劑得到有效利用，并使污泥的產(chǎn)量最小化。

　　根據出水中的磷濃度的不同目標，化學(xué)藥劑可以在不同的投加點(diǎn)投加，如圖1所示。若在初沉池中進(jìn)行化學(xué)除磷，還需要考慮下游微生物對磷的需求。若投加藥劑去除了過(guò)量的磷，則生物系統將面臨營(yíng)養物質(zhì)缺乏的問(wèn)題。

　　鐵或亞鐵化合物可以在初沉池前投加，并在初沉池中沉淀。鐵鹽的除磷效果取決于反應時(shí)間的長(cháng)短。完全反應需要5~10min，因此需要鐵鹽與污水的混合反應區以形成難溶沉淀物。

　　若沒(méi)有條件設置混合反應區，則需將藥劑投加在更上游的區域，以保證足夠的停留時(shí)間。鐵鹽也可以在二沉池前投加，鐵鹽沉淀物在沉淀池上游形成，并在沉淀池中從系統中分離。

　　亞鐵鹽在曝氣池前投加，因為亞鐵離子氧化成鐵離子需要消耗額外的氧氣；過(guò)量投加會(huì )增加出水中的離子濃度，因此亞鐵離子不能在二沉池中投加。過(guò)量或未反應的亞鐵離子一旦被帶入消毒系統，將消耗氯氣，同時(shí)形成沉淀（提高出水總懸浮固體TSS濃度）。

　　此外，若采用紫外線(xiàn)消毒系統，鐵會(huì )干擾紫外線(xiàn)的吸收，在燈管上形成淤積，加快燈管的清洗頻率。建議每個(gè)污水處理廠(chǎng)進(jìn)行小試，以確定達到出水溶解性磷目標值所需的實(shí)際摩爾投加量。

　　2、化學(xué)除磷的投加量

　　通常磷沉淀所需的鐵鹽摩爾投加量基于出水期望的溶解性磷濃度而非進(jìn)水磷濃度。若初沉池將磷的濃度降低到1mg/L，需要投加的鐵鹽Fe3＋∶P的摩爾比為1.67∶1或質(zhì)量比3∶1；在二級處理系統中去除0.5mg/L溶解性磷需要投加的鐵鹽Fe3＋∶P的摩爾比2.27∶1或質(zhì)量比4.1∶1。

　　此外，投加鐵離子無(wú)法使出水中溶解性磷濃度低于0.10mg/L。要達到這個(gè)濃度，則需要投加的鐵鹽與磷的摩爾比為12∶1。

　　3、藥劑存儲和操作問(wèn)題

　　鐵鹽或亞鐵鹽呈酸性，因此需考慮存儲和操作的問(wèn)題?？捎貌ＡЮw維增強塑料（FRP）或聚乙烯存儲池來(lái)存儲氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵或硫酸亞鐵。計量泵可采用蠕動(dòng)泵、螺桿泵或隔膜泵。應盡量在接近投加點(diǎn)附近添加，以減少電鍍作用的影響。泵體需采用聚氯乙烯（PVC）材料。管道、閥門(mén)及配件需采用PVC或過(guò)氯乙烯（CPVC）材料。

　　最后總結3點(diǎn)：

　　1、投加化學(xué)藥劑肯定會(huì )增加設施建設費用和日常運行費用，所以是否需要投加化學(xué)藥劑應根據排放或利用的標準確定；

　　2、藥劑的有效利用取決于準確的投加劑量和適當的混合措施；

　　3、最后必須強調要做好可靠的防護措施，保證運行維護人員的安全和健康。