除磷藥劑如何投加效果最好?投加量如何計算?

北極星水處理網訊:一、化學除磷的原理

上回說道，化學除磷藥劑有三類，分別是石灰，鋁鹽和鐵鹽等。

由於石灰對生物處理的pH影響較大，加之容易引起管道堵塞問題，所以以生物除磷為主的汙水廠很少使用。

國內較常用的是鐵鹽或鋁鹽，它們與磷的化學反應如式(1)､(2)｡

Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)

Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)

與沉澱反應相競爭的反應是金屬離子與OH-的反應，反應式如式(3)､(4)｡

Al3++3OH-→Al(OH)3↓(3)

Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(4)

金屬氫氧化物會形成大塊的絮凝體，這對於沉澱產物的絮凝是有利的，同時還會吸附膠體狀的物質､細微懸浮顆粒｡

二、除磷藥劑投加位置的選擇

除磷藥劑的投加位置有以下三種。

1、預沉澱除磷：在初沉池前投加化學藥劑，通過排除初沉池的汙泥達到除磷的目的｡但是這種方法會大量增加汙泥產量，並且對後續反硝化反應造成影響，一般不推薦使用。

2、同步沉澱除磷：在生化反應池中投加化學藥劑，通過排除二沉池的剩餘汙泥除磷｡

同步沉澱除磷一般是在生化反應池曝氣區尾部投加除磷藥劑，結合生物除磷過程，將絕大部分的磷在生物處理段內予以去除｡這種方法除磷效率高，節省投藥量，而且可以改善活性汙泥在二沉池中的沉降性能，提高回流汙泥濃度｡

3、後沉澱除磷：即在二沉池後投加化學藥劑，通過混合､絮凝及分離設施將殘餘在出水中的磷去除｡

後沉澱除磷一般須設混凝反應池及終沉池，投資大，運行費用高。

綜上，輔助化學除磷的最佳投藥位置宜設在生化反應池曝氣區尾部｡同時，預留二沉池後除磷藥劑投加點，以備應急情況下投入使用，確保最終出水。

三、除磷藥劑投加量的計算

由式(1)和式(2)可知去除1mol的磷酸鹽，需要1mol的鐵離子或鋁離子｡

由於在實際工程中，反應並不是100%有效進行的，加之OH-會參與競爭，與金屬離子反應，生成相應的氫氧化物，如式(3)和式(4)，所以實際化學沉澱藥劑一般需要超量投加，以保證達到所需要的出水P濃度｡

《給水排水設計手冊》第5冊和德國設計規範中都提到了同步沉澱化學除磷可按1mol磷需投加1.5mol的鋁鹽(或鐵鹽)來考慮｡

為了計算方便，實際計算中將摩爾換算成質量單位｡

如：1molFe=56gFe，1molAl=27gAl，1molP=31gP；

也就是說去除1kg磷，當採用鐵鹽時需要投加:1.5×(56/31)=2.7kgFe/kgP；

當採用鋁鹽時需投加:1.5×(27/31)=1.3kgAl/kgP｡

四、需要輔助化學除磷去除的磷量計算

同步沉澱化學除磷系統中，想要計算出除磷藥劑的投加量，關鍵是先求得需要輔助化學除磷去除的磷量｡對於已經運行的汙水處理廠及設計中的汙水處理廠其算法有所不同｡

1、已經運行的汙水處理廠PPrec=PEST-PER

(5)式中PPrec———需要輔助化學除磷去除的磷量，mg/L；

PEST———二沉池出水總磷實測濃度，mg/L；

PER———汙水處理廠出水允許總磷濃度，mg/L｡

2、設計中的汙水處理廠

根據磷的物料平衡可得:PPrec=PIAT-PER-PBM-PBioP

(6)式中PIAT———生化系統進水中總磷設計濃度，mg/L；

PBM———通過生物合成去除的磷量，PBM=0.01CBOD，IAT，mg/L；CBOD，IAT———生化系統進水中BOD5實測濃度，mg/L；

PBioP———通過生物過量吸附去除的磷量，mg/L｡

PBioP值與多種因素有關，德國ATV-A131標準中推薦PBioP的取值可根據如下幾種情況進行估算：

(1)當生化系統中設有前置厭氧池時:PBioP可按(0.01~0.015)CBOD，IAT進行估算｡

(2)當水溫較低､出水中硝態氮濃度≥15mg/L，即使設有前置厭氧池，生物除磷的效果也將受到一定的影響，PBioP可按(0.005~0.01)CBOD，IAT進行估算｡

(3)當生化系統中設有前置反硝化或多級反硝化池，但未設厭氧池時，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡

(4)當水溫較低，回流至反硝化區的內回流混合液部分回流至厭氧池時(此時為改善反硝化效果將厭氧池作為缺氧池使用)，PBioP可按≤0.005CBOD，IAT進行估算｡

五、計算案例

eg1：已建汙水處理廠某城鎮汙水處理廠規模為2萬m3/d，已建成穩定運行，二沉池出水排放標準總磷PER≤1.0mg/L，運行數據表明二沉池出水實測總磷濃度PEST=2.5mg/L，欲採用液體三氯化鐵(FeCl3)作為同步化學除磷藥劑，其有效成分為40%(400gFeCl3/kgFeCl3溶液)，密度為1.42kg/L，求所需除磷藥劑量｡

解:按式(5)進行計算PPrec=2.5-1.0=1.5mgP/L；

所需Fe的投加量至少為2.7×1.5×20000×10-3=81kgFe/d；

折算成每天需要有效成分為40%的FeCl3溶液體積量為:V=81/[40%×56/(56+35.5×3)×1.42]=0.42m3FeCl3/d｡

eg2：設計中的汙水處理廠某城鎮汙水處理廠設計水量為4萬m3/d，採用A2/O生物脫氮除磷工藝，厭氧池進水水質為:BOD5(CBOD，IAT)=200mg/L，TP(PIAT)=6mg/L，設計水溫12℃，冬季運行時為保證脫氮效果，需將部分厭氧區作為缺氧區使用｡

二沉池出水BOD5排放標準CBOD，EST≤10mg/L，出水總磷排放標準PEST≤0.5mg/L｡設計採用固體聚氯化鋁(PAC)作為輔助化學除磷的藥劑，其有效成分為30%(300gAl2O3/kgPAC)｡

為同步沉澱除磷，計算該汙水處理廠冬季運行時所需的除磷藥劑量｡

解：通過生物合成去除的磷為：

PBM=0.01CBOD，IAT=0.01×200=2mgP/L；

通過生物過量吸附去除的磷為：

PBioP≤0.005CBOD，IAT=0.005×200=1mgP/L｡

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