例如， 有效的反硝化需要易生物(wu)降解的碳源， 生物除(chu)磷(lin)(lin)需(xu)要(yao)短鏈(lian)揮發(fa)性脂肪酸， 在一(yi)些天然水質較(jiao)軟的(de)地區， 需(xu)要(yao)補(bu)充(chong)堿度以(yi)維持整個曝氣池硝化(hua)過(guo)程(cheng)所需(xu)的(de)pH條件；另外， 如果使(shi)用(yong)化(hua)學(xue)除(chu)磷(lin)(lin)， 無論是(shi)作為(wei)生(sheng)物除(chu)磷(lin)(lin)過(guo)程(cheng)的(de)補(bu)充(chong)還是(shi)作為(wei)主要(yao)的(de)除(chu)磷(lin)(lin)手段， 都需(xu)要(yao)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、什么時候(hou)需要加藥劑(ji)？

生(sheng)物脫氮需要(yao)完成(cheng)硝化和反硝化兩(liang)個過(guo)程。廢水中(zhong)的氨氮首先必(bi)須被(bei)硝(xiao)(xiao)化(hua)或轉化(hua)成亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽和硝(xiao)(xiao)酸鹽， 然后(hou)在反硝(xiao)(xiao)化(hua)過(guo)程中(zhong)， 硝(xiao)(xiao)酸鹽將被(bei)作(zuo)為細胞呼吸過(guo)程中(zhong)氧化(hua)簡單碳(tan)化(hua)合物的供氧體被(bei)還原成氮氣(qi)。

因此(ci)， 以去除硝(xiao)酸鹽為目(mu)標的(de)(de)反硝(xiao)化(hua)過程(cheng)必(bi)須要有易(yi)生物降解的(de)(de)碳源存在。其來(lai)源(yuan)(yuan)包括進水(shui)(shui)中(zhong)溶解(jie)性(xing)BOD、內源(yuan)(yuan)反(fan)硝化過程(cheng)中(zhong)細胞的腐爛物和各類上(shang)清液回(hui)流等(deng)。當進水(shui)(shui)溶解(jie)性(xing)有機物不足而脫氮(dan)要(yao)求很高時， 則需(xu)要(yao)通過補充(chong)化學(xue)物質以提供反(fan)硝化過程(cheng)所需(xu)要(yao)的碳源(yuan)(yuan)。

2、有哪(na)些碳源？投加(jia)在哪(na)個位(wei)置？

反硝化所(suo)用的人工(gong)(gong)碳(tan)源有(you)甲醇、乙醇、變(bian)性乙醇、醋(cu)酸及醋(cu)酸鈉等純化學藥劑， 或者(zhe)是工(gong)(gong)業生產(chan)過程中的廢(fei)糖、糖蜜和廢(fei)醋(cu)酸溶液等。其中甲醇的使(shi)用最(zui)普遍(bian)， 且(qie)被證明是最(zui)合適的碳(tan)源(yuan)。

對于常規的生物脫氮工藝， 甲(jia)醇應直接投加在缺氧(yang)段(duan)， 并通過缺氧(yang)段(duan)內的(de)(de)攪拌器與進水及混合(he)液充(chong)分混合(he)， 需防(fang)止(zhi)水流劇烈(lie)紊(wen)流導(dao)致甲(jia)醇(chun)從液相中揮發至空氣， 也應防(fang)止(zhi)因多余的(de)(de)氧(yang)氣存在造(zao)成部(bu)分甲(jia)醇(chun)被細(xi)菌好氧(yang)呼吸消(xiao)耗。

如果污水廠(chang)采用四階(jie)段(duan)(duan)或五階(jie)段(duan)(duan)活性污泥(ni)工藝， 在(zai)后續的(de)缺氧(yang)(yang)段(duan)(duan)（第二缺氧(yang)(yang)段(duan)(duan)） 投(tou)加碳源可以獲得(de)比(bi)內(nei)源呼吸更高的(de)反(fan)硝化(hua)速率， 能進一(yi)步去除硝酸鹽；對(dui)于三級反(fan)硝化(hua)系統， 如反(fan)硝化(hua)濾池(chi)(chi)、反(fan)硝化(hua)好(hao)氧(yang)(yang)生物濾池(chi)(chi)等， 則補充碳源對(dui)于系統的(de)運(yun)行非常重要(yao)。

因為反(fan)硝化過(guo)程(cheng)在(zai)主體曝氣工(gong)藝的下(xia)游，進水中的所(suo)有(you)溶解性BOD都已經被去除，所(suo)以甲醇通常(chang)投加于反(fan)硝化(hua)進水中。

3、投加量怎么(me)計算？

甲醇的投加量受硝酸鹽(yan)（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式（1） 計算。

甲(jia)醇需要(yao)量(liang)：

2.47NO₃-N+1.53NO₂-N+0.87DO （1）

實際(ji)運行中通(tong)常按每反硝化去(qu)除1 mg/L硝酸鹽投(tou)加3 mg/L甲醇考慮， 然后根據(ju)污(wu)水廠的實際(ji)負荷及運行情況進行(xing)調(diao)整。甲(jia)醇投加量的(de)正確控(kong)制(zhi)對三(san)級反硝化(hua)系(xi)統的(de)運行(xing)非常重要。

過量投加不(bu)僅浪(lang)費(fei)化學藥劑(ji)而且會增加反硝化系統出水中(zhong)BOD的(de)(de)(de)濃度。這(zhe)對于(yu)出水BOD濃度要求不(bu)高的(de)(de)(de)污水處理(li)廠(chang)， 問題不(bu)會太大(da)， 但是(shi)對于(yu)BOD限值(zhi)約為5 mg/L或更低的(de)(de)(de)污水處理(li)廠(chang)來(lai)說(shuo)， 則是(shi)需要重點(dian)考(kao)慮的(de)(de)(de)問題。

4、甲醇投加系統的安全措(cuo)施

甲醇的閃點為12 ℃，是高可燃性物質(zhi)。甲醇的(de)儲(chu)存池、管道及(ji)其附件和電氣系(xi)統需要(yao)考(kao)慮相(xiang)應(ying)防爆(bao)措施。甲醇投加系(xi)統通常宜安(an)裝在室(shi)外， 并(bing)遠離其他設備(bei)。甲醇儲(chu)罐應(ying)安(an)裝浮動式頂蓋(gai)和壓(ya)力釋(shi)放閥(fa)與滅火器。

02  生物除磷中揮發性脂肪酸的投加

1、為什么需要投(tou)加VFA？

生物除(chu)磷的機理是通過厭氧區中(zhong)吸收(shou)揮發(fa)性脂肪酸（VFA）， 同(tong)時釋放出存儲的(de)磷(lin)(lin)， 而在好氧條件下聚磷(lin)(lin)細菌吸收過量(liang)的(de)磷(lin)(lin)。為保(bao)證聚磷(lin)(lin)細菌的(de)繁(fan)殖以(yi)及(ji)有(you)效的(de)生物除磷(lin)(lin)作用， 需(xu)要有(you)充足的(de)揮發性脂肪(fang)酸。

污(wu)水(shui)處理(li)廠的進(jin)水(shui)中可能有(you)VFA存(cun)在， 包(bao)括收集系統的停留時(shi)間(jian)較長、設有(you)多級提升泵(beng)站(zhan)的原水(shui)和生物脫(tuo)氮除磷系統厭氧段中復雜(za)的有(you)機化合物分解(jie)產生。若自(zi)然產生的VFA含量不足， 就需(xu)要在厭氧段外加VFA。

2、常用的VFA是什么？投加量(liang)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。實踐中使用最普遍的是醋酸溶液。若需要投加VFA （例如在進水中增加溶解性BOD， 其中部分將通過厭氧段的發酵過程轉化為可用的VFA）， 則通常去除每毫克磷需要外加VFA 5～10 mg。

通常醋酸(suan)為冰醋(cu)酸(suan)（近(jin)似100%溶液） 和84%及(ji)56%的(de)溶液形態。冰醋(cu)酸(suan)雖然不像乙醇那樣易揮發，但具有相對較低(di)的(de)閃點（40 ℃） 以及(ji)17 ℃的(de)冰點，因此應按規范要求考慮防止(zhi)燃燒， 同時必(bi)須(xu)采(cai)取(qu)措(cuo)施防止(zhi)凝(ning)固。儲存池、管(guan)道以及(ji)附件等都需采(cai)用金屬材(cai)料。

3、醋酸的安(an)全存(cun)放措施

醋酸(suan)具有腐蝕性(xing)， 通(tong)常采(cai)(cai)用(yong)316號不(bu)銹鋼。若在溫(wen)暖(nuan)的(de)(de)氣候條件下使用(yong)冰(bing)醋酸(suan)， 由于(yu)其相(xiang)對較低的(de)(de)閃點(dian)， 需要考慮(lv)采(cai)(cai)用(yong)惰(duo)性(xing)氣體墊層或浮(fu)頂。實際(ji)應(ying)用(yong)中建(jian)議采(cai)(cai)用(yong)低濃度的(de)(de)醋酸(suan)水(shui)溶(rong)液。

當然(ran)， 投加(jia)VFA并不能完(wan)全去(qu)除系統(tong)出水(shui)(shui)的TP濃度；如果需要(yao)(yao)出水(shui)(shui)TP很(hen)低， 仍然(ran)需要(yao)(yao)采(cai)用化學(xue)除磷，通過投加(jia)化學(xue)藥(yao)劑將磷沉淀去(qu)除。

03  堿度的投加

1、什(shen)么(me)情況需要投加堿度(du)？

堿度(du)是(shi)衡量污(wu)水對(dui)酸(suan)的中(zhong)和(he)能力的指標(biao)。堿度(du)與pH密切相關(guan)， 對(dui)于生物脫氮除磷工(gong)藝的污(wu)水廠至關(guan)重(zhong)要(yao)。

硝化過程中堿度的消耗導致(zhi)污水(shui)pH下(xia)降(jiang)， 利用鐵鹽或鋁鹽進行(xing)化學沉(chen)淀除磷也會造成堿度下(xia)降(jiang)。

pH下降導(dao)致硝化反應速率降低(di)(di)， 當pH約(yue)為6時(shi)硝化停止；pH值低(di)(di)于7時(shi)， 聚糖菌會與聚磷(lin)(lin)菌發生競爭， 影響(xiang)聚磷(lin)(lin)菌利(li)用VFA能力， 從而影響(xiang)生物(wu)除磷(lin)(lin)效果。另(ling)外， 堿度也(ye)反映了(le)污水(shui)的緩沖能力， 即應對(dui)不同進(jin)水(shui)水(shui)質pH變化的(de)能力。

因(yin)此(ci)，為保證硝化(hua)反應(ying)的進行，一些污水處理廠需要外加堿度。有許多(duo)化(hua)(hua)學藥品可以(yi)用來(lai)補充堿度。化(hua)(hua)學藥品的選擇受到(dao)當地自然條件、當地化(hua)(hua)學品價格(ge)以(yi)及操作人員偏(pian)好的影響。

2、可以用于補充堿度的化學(xue)物質有哪些？投加量怎么計(ji)算？

可(ke)以用于補(bu)充堿(jian)度的化學物質有(you)氫氧化(hua)鈉（NaOH）、氫氧化(hua)鈣（消石(shi)灰）［Ca（OH）2］和氧化(hua)鈣（生石(shi)灰） （CaO） 等。

氫氧化(hua)鈉價格較高， 但是與(yu)氫氧化(hua)鈣相(xiang)比(bi)， 使用操(cao)作(zuo)更方便(bian)， 儲存及投加系統的年運(yun)行(xing)費用較低；氫氧化(hua)鈣通(tong)常以固體物質的形式出售， 在使用前必須成(cheng)漿， 石(shi)灰(hui)漿池易發生結垢；氧化(hua)鈣需熟化(hua)， 熟化(hua)操(cao)作(zuo)過程(cheng)的勞動環境惡劣且勞動強度大(da)， 維(wei)持設備運(yun)行(xing)需耗費大(da)量人(ren)力。

補充堿(jian)(jian)度(du)(du)投加系統(tong)設計(ji)時(shi)， 一般(ban)采用(yong)50～100 mg/L（CaCO3計(ji)） 作(zuo)為出水的目標(biao)堿(jian)(jian)度(du)(du)。實際運(yun)行時每個(ge)廠都必須進(jin)行單獨評估(gu)， 以(yi)確定(ding)多大的出水(shui)(shui)堿度(du)能保證出水(shui)(shui)pH值穩(wen)定(ding)。

在確定(ding)投(tou)加(jia)量時， 需要考慮后續工藝對出水pH和堿(jian)度(du)的影響。通常氯(lv)氣(qi)會(hui)增加酸(suan)(suan)度(du)，進一步降(jiang)低出水的pH值；次氯(lv)酸(suan)(suan)鈉會(hui)增加堿(jian)度(du)；用鐵鹽或鋁鹽沉淀除磷， 當(dang)好氧(yang)(yang)池中鋁鹽或鐵鹽過(guo)量投加時， 產生氫氧(yang)(yang)化物沉淀會(hui)增加堿(jian)度(du)消(xiao)耗。

通常對于鋁鹽， 產生每毫克氫(qing)氧(yang)化(hua)鋁需要消耗5.56 mg 的CaCO₃。對于鐵鹽， 產生每毫克氫氧化鐵需要消耗2.69 mg的CaCO₃。

3、氫氧化鈉的安全存放措施(shi)

氫氧(yang)化鈉屬于強堿， 若投加過量， 會造(zao)成pH明顯上升。稀釋(shi)后的氫氧化(hua)鈉(na)溶液必須在低(di)于0 ℃的條(tiao)件下冷凍(dong)保(bao)存(cun)。50%的氫氧化(hua)鈉(na)溶液的冰點約(yue)為12.8 ℃， 因此(ci)其儲存(cun)池及管道必須加(jia)熱(re)并保(bao)溫(wen)。一(yi)旦(dan)液體溫(wen)度低(di)于12.8 ℃， 氫氧化(hua)鈉(na)將(jiang)結晶(jing)并從(cong)溶液中(zhong)析出。發生結晶(jing)的氫氧化(hua)鈉(na)很難被再次溶解。氫氧化(hua)鈉(na)用(yong)廠(chang)內供水或飲用(yong)水進行現(xian)場(chang)稀釋(shi)， 在混合點易出現(xian)結垢現(xian)象(xiang)。

因此(ci)， 稀釋系統混合點(dian)處的管(guan)(guan)道接口(kou)應(ying)設計成易清洗(xi)的形式；氫(qing)氧化(hua)鈉的投(tou)加點(dian)也容易發生結垢， 建議氫(qing)氧化(hua)鈉投(tou)加于(yu)回流污泥(ni)管(guan)(guan)， 因回流污泥(ni)管(guan)(guan)中流量較(jiao)大， 可以保護管(guan)(guan)線防止結垢。

04  化學除磷中的藥劑投加

1、化學除(chu)磷(lin)的投(tou)加位置

化學除磷的(de)基本原理是將溶(rong)解(jie)性的(de)磷轉化為化學沉淀物， 在污泥(ni)沉淀過程中(zhong)去除(chu)。用(yong)于廢水(shui)中(zhong)化學沉淀除(chu)磷的(de)化學物質有鐵鹽(yan)、鋁鹽(yan)和(he)鈣鹽(yan)， 其(qi)中(zhong)鐵鹽(yan)較為常用(yong)。

化學除磷藥(yao)劑的(de)投加(jia)量需(xu)結合整個(ge)處理系(xi)統進行考慮。應(ying)充(chong)分利用生物除(chu)磷作用對磷的(de)(de)吸收， 使(shi)化學(xue)藥劑得到(dao)有效利用， 并使(shi)污泥的(de)(de)產量最小化。

根據(ju)出水中的磷(lin)濃度的不同(tong)(tong)目標(biao)， 化學藥(yao)劑(ji)可(ke)以在(zai)(zai)不同(tong)(tong)的投(tou)加點投(tou)加， 如圖(tu)1所示。若(ruo)在(zai)(zai)初沉池中進行化學除磷(lin)，還需要考慮下游(you)微生物(wu)(wu)對磷(lin)的需求。若(ruo)投(tou)加藥(yao)劑(ji)去除了(le)過(guo)量的磷(lin)， 則(ze)生物(wu)(wu)系統(tong)將面臨(lin)營(ying)養(yang)物(wu)(wu)質(zhi)缺乏的問題(ti)。

鐵或亞(ya)鐵化合物可以在初(chu)沉池前投加(jia)， 并在初(chu)沉池中沉(chen)淀。鐵鹽(yan)的(de)(de)除磷(lin)效果取決于(yu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)時間的(de)(de)長短。完全反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)需(xu)要(yao)5 ~ 10 min， 因(yin)此需(xu)要(yao)鐵鹽(yan)與污水的(de)(de)混合反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區以形成難(nan)溶沉(chen)淀物。

若沒(mei)有條件設置混合反應區， 則需將藥(yao)劑投(tou)(tou)加(jia)(jia)在(zai)(zai)更上游(you)的區域， 以(yi)保證足夠的停留(liu)時(shi)間。鐵鹽(yan)也可以(yi)在(zai)(zai)二(er)沉池前投(tou)(tou)加(jia)(jia)， 鐵鹽(yan)沉淀(dian)(dian)物在(zai)(zai)沉淀(dian)(dian)池上游(you)形成(cheng)， 并在(zai)(zai)沉淀(dian)(dian)池中從系統中分離。

亞鐵(tie)(tie)鹽在(zai)曝氣(qi)池前投加(jia)， 因為亞鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)氧化成鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)需要(yao)消(xiao)耗(hao)額外的(de)氧氣(qi)；過量(liang)投加(jia)會增加(jia)出水(shui)中的(de)離(li)(li)子(zi)濃度， 因此亞鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)不能在(zai)二沉(chen)池中投加(jia)。過量(liang)或未反(fan)應的(de)亞鐵(tie)(tie)離(li)(li)子(zi)一旦(dan)被(bei)帶入消(xiao)毒系統， 將(jiang)消(xiao)耗(hao)氯氣(qi)， 同時形成沉(chen)淀（提高出水(shui)總懸浮固體TSS濃度）。

此外(wai)， 若采(cai)用紫外(wai)線消毒系統(tong)， 鐵會干(gan)擾紫外(wai)線的(de)吸收， 在燈管(guan)上形成淤積， 加快(kuai)燈管(guan)的(de)清洗頻率。建(jian)議每個污水處理廠進(jin)行小試， 以確(que)定達(da)到出水溶解(jie)性磷目標值所需的實際(ji)摩爾投加(jia)量(liang)。

2、化學除磷(lin)的投(tou)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水磷濃度。若初沉池將磷的濃度降低到1 mg/L，需要投加的鐵鹽Fe^3＋ ;∶ P的摩爾比為1.67 ∶ 1或質量比3 ∶ 1；在二級處理系統中去除0.5 mg/L溶解性磷需要投加的鐵鹽Fe^3＋ ∶ P的摩爾比2.27 ∶ 1或(huo)質量比4.1 ∶ 1。

此外， 投加(jia)鐵(tie)離子無法使出水(shui)中溶解性磷(lin)濃度低于0.10 mg/L。要達(da)到(dao)這個濃度， 則需要投加(jia)的鐵鹽與磷(lin)的摩(mo)爾(er)比為12 ∶ 1。

3、藥劑(ji)存儲和操作問(wen)題(ti)

鐵鹽或亞鐵鹽呈(cheng)酸(suan)性(xing)， 因此(ci)需考慮存儲和操(cao)作的問(wen)題(ti)。可(ke)用玻璃纖維增強塑料(liao)（FRP） 或聚(ju)乙烯(xi)存儲(chu)池(chi)來存儲(chu)氯(lv)化鐵(tie)、氯(lv)化亞鐵(tie)、硫酸(suan)鐵(tie)或硫酸(suan)亞鐵(tie)。計量泵可(ke)采用(yong)蠕動泵、螺桿泵或隔膜泵。應盡量在接近投加點附近添加， 以減(jian)少(shao)電鍍作用(yong)的(de)影(ying)響。泵體需采用(yong)聚(ju)氯(lv)乙烯(xi)（PVC） 材(cai)料(liao)。管道、閥門及配(pei)件需采用(yong)PVC或過氯(lv)乙烯(xi)（CPVC） 材(cai)料(liao)。

最后總(zong)結(jie) 3 點：

1、投(tou)加(jia)化(hua)學藥(yao)劑肯定會增(zeng)加(jia)設(she)施建設(she)費用和日常運(yun)行費用， 所(suo)以是(shi)否需要(yao)投(tou)加(jia)化(hua)學藥(yao)劑應根據(ju)排放或利(li)用的標準(zhun)確(que)定(ding)；

2、藥劑的有效(xiao)利用取(qu)決于準確的投加(jia)劑量和適當的混合措(cuo)施(shi)；

3、最后必須強調要做好可(ke)靠的防護措施， 保證運行(xing)維護人員的安全和(he)健康。