除磷剂投加方法及投加位置

1. 投加量的确定

确定除磷剂投加量时，需要考虑以下因素：原水中磷含量的大小、磷的种类、设计出水磷含量（符合国家标准）以及设计除磷效率（除磷剂投加后的含磷量）。最终的投加量需要通过小试和中试实验来确定，或者根据类似工程的经验值确定并进行中试验证，以确保出水达到相关法规的要求。

2. 直接投加法

直接投加法是将固体或粉末状除磷剂不经过稀释直接投加到水体中的方法。但这种方法有一定限制条件：首先，要求所加水体的pH为酸性环境；其次，水体中需要有搅拌装置，否则除磷效果非常有限，因为除磷剂无法充分与水体接触，从而无法与磷充分反应。因此，这种方法更多适用于污水处理厂。

3. 稀释后投加法

稀释后投加法是将固体或粉末状除磷剂按照一定比例稀释后再投加到目标水体中，这种方法适用范围更广。具体操作流程如下：

1. 投加量需通过科学计算和相关实验确定。

2. 在稀释过程中需充分搅拌。

3. 投加点选择应在水流湍急、河道狭窄处进行稀释液的投加。

4. 除磷剂投加位置

化学除磷根据投加地点不同分为前沉析、同步沉析和后沉析，或在生物处理后加絮凝过滤。

(1) 前沉析

前沉析工艺的特点是将沉析药剂投加在沉砂池、初次沉淀池的进水渠（管）或文丘里渠（利用涡流）中。此工艺需要设置产生涡流的装置或供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物（大块状絮凝体）在一次沉淀池中通过沉淀被分离。如果生物段采用的是生物滤池，不允许使用Fe2+药剂，以防止对填料产生危害（产生黄锈）。

前沉析工艺特别适合现有污水处理厂的改建（增加化学除磷措施），通过这一工艺步骤不仅可以去除磷，还可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉析药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉析后，剩余磷酸盐含量为1.5-2.5mg/L，完全能满足后续生物处理对磷的需求。

(2) 同步沉析

同步沉析是最广泛使用的化学除磷工艺，在国外约占所有化学除磷工艺的50%。该工艺将沉析药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中，有时也将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠（管）中。

同步沉析工艺特别适合活性污泥法和生物转盘工艺，但对于生物滤池工艺是否能将药剂投加在二次沉淀池进水中尚需探讨。

(3) 后沉析

后沉析是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行，因而也称为二段法工艺。一般将沉析药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池（M池）中，并在其后设置絮凝池（F池）和沉淀池（或气浮池）。

对于要求不严的受纳水体，后沉析工艺中可采用石灰乳液药剂，但必须控制出水pH值，例如采用沼气中的CO2进行中和。采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷，但因需恒定供应空气而运转费用较高。

三种投加位置的优缺点

不同投加位置各有优缺点，具体选择需根据具体情况进行。

5. 除磷剂投加量的计算

去除一分子的磷酸盐，需要一分子的铁盐或铝盐。为了计算方便，实际计算采用克分子（mol）或克原子量。在化学沉析除磷时，去除1 mol（31g）磷需要至少1 mol（56g）铁，或1.8（56/31）倍的铁，或0.9（27/31）倍的铝。即去除1g磷需要1.8g铁或0.9g铝。

由于实际反应并非100%有效，加上OH-会与金属离子竞争反应生成相应的氢氧化物，因此实际化学沉析药剂投加需要超量投加，以确保达到所需的出水磷浓度。德国在计算时，提出了投加系数β的概念：

β=【mol Fe，mol Al】/mol P
 

投加系数β受多种因素影响，如投加地点、混合条件等。实际投加时建议通过投加试验确定。在最佳条件下（适宜的投加、良好的混合和絮凝体形成条件），β值为1；在非最佳条件下，β值为2到3或更高。过量投加药剂不仅增加费用，还会生成大量难脱水的污泥。

德国实际计算中，为有效去除磷（出水保持＜1mg P/L），β值为1.5，即去除1kg磷需投加：

1.5×56/31 = 2.7  kg Fe

或：

1.5×27/31 = 1.3kg Al

若用石灰作为化学沉析药剂，则需根据污水碱度（缓冲能力）确定投加量，不能采用上述计算方法。

投加系数β值的概念严格适用于后沉析，对于前沉析和同步沉析还需考虑：1. 回流污泥中含有未反应的药剂；2. 初次沉淀池和生物过程去除的磷。

计算举例

例1：某污水处理厂设计水量为10000 m³/d，进水中的磷浓度为14 mg/L，出水磷浓度要求达到1 mg/L。设计采用三氯化铝（AlCl3）作为沉析药剂，其有效成分为6%（60 g/kg AlCl3），密度为1.3 kg/L。为同步沉析，试计算所需药剂量。

解：

经过初次沉淀地沉淀处理后去除的磷为2 mg/L，生物处理设施进水的磷浓度为11 mg/L，生物同化作用去除的磷为1 mg/L。需经沉析去除的磷负荷为：

 P负荷 = 10000m³/d× (0.011 - 0.001)  kg/m³= 100 kg/d

设计采用投加系数β值为1.5，设计铝的投加量为：

1.5 ×27/31×100 = 130 kg Al/d

折算需要药剂量为：

130×1000（ g/d）/60  g/kg= 2167 kg/d AlCl3

折算需要体积量为：

2167kg/d/1.3 kg/L = 1667 L/d AlCl3

例2：设计采用硫酸亚铁（FeSO4）作为药剂，有效成分为180 g Fe/kg FeSO4，在10℃时的饱和溶解度为400 g FeSO4/L，其它设计参数同例1。

解：

设计采用投加系数β值为1.5，设计铁的投加量为：

1.5×（56/31）×100 = 270kg Fe/d

折算需要药剂量为：

270 × 1000 （ g/d）/180(g/kg)=1500kg/d FeSo4