污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)和再生水利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)污水處理廠出水的氮磷含量有嚴(yán)格要求。但目前，由于地下水滲入或者雨污混接等原因，不少污水廠的進(jìn)水中有機(jī)物濃度偏低，因此可能需要添加化學(xué)物質(zhì)以保證脫氮除磷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
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(qū)，需要補(bǔ)充堿度以維持整個(gè)曝氣池硝化過程所需的pH條件;另外，如果使用化學(xué)除磷，無論是作為生物除磷過程的補(bǔ)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(jì)算和操作要求。
01反硝化的碳源投加
生物脫氮需要完成硝化和反硝化兩個(gè)過程。廢水中的氨氮首先必須被硝化或轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，然后在反硝化過程中，硝酸鹽將被作為細(xì)胞呼吸過程中氧化簡單碳化合物的供氧體被還原成氮?dú)?。因此，以去除硝酸鹽為目標(biāo)的反硝化過程必須要有易生物降解的碳源存在。其來源包括進(jìn)水中溶解性BOD、內(nèi)源反硝化過程中細(xì)胞的腐爛物和各類上清液回流等。當(dāng)進(jìn)水溶解性有機(jī)物不足而脫氮要求很高時(shí)，則需要通過補(bǔ)充化學(xué)物質(zhì)以提供反硝化過程所需要的碳源。
02生物除磷中揮發(fā)性脂肪酸的投加
生物除磷的機(jī)理是通過厭氧區(qū)中吸收揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的磷，而在好氧條件下聚磷細(xì)菌吸收過量的磷。為保證聚磷細(xì)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。污水處理廠的進(jìn)水中可能有VFA存在，包括收集系統(tǒng)的停留時(shí)間較長、設(shè)有多級(jí)提升泵站的原水和生物脫氮除磷系統(tǒng)厭氧段中復(fù)雜的有機(jī)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。
03堿度的投加
堿度是衡量污水對(duì)酸的中和能力的指標(biāo)。堿度與pH密切相關(guān)，對(duì)于生物脫氮除磷工藝的污水廠至關(guān)重要。硝化過程中堿度的消耗導(dǎo)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(dǎo)致硝化反應(yīng)速率降低，當(dāng)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(jìng)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(yīng)對(duì)不同進(jìn)水水質(zhì)pH變化的能力。
因此，為保證硝化反應(yīng)的進(jìn)行，一些污水處理廠需要外加堿度。
04化學(xué)除磷中的藥劑投加
化學(xué)除磷的基本原理是將溶解性的磷轉(zhuǎn)化為化學(xué)沉淀物，在污泥沉淀過程中去除。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(jié)合整個(gè)處理系統(tǒng)進(jìn)行考慮。應(yīng)充分利用生物除磷作用對(duì)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(jù)出水中的磷濃度的不同目標(biāo)，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(duì)磷的需求。若投加藥劑去除了過量的磷，則生物系統(tǒng)將面臨營養(yǎng)物質(zhì)缺乏的問題。
05化學(xué)藥劑投加控制
為了監(jiān)測(cè)并控制化學(xué)藥劑投加，需測(cè)定污水廠出水中氮磷濃度和相關(guān)堿度的指標(biāo)以及污水廠進(jìn)水、處理工藝相關(guān)階段的濃度。通常可在試驗(yàn)室進(jìn)行分析或使用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；瘜W(xué)藥劑投加量的控制可采用人工控制、自動(dòng)流量控制、通過流量及進(jìn)水濃度進(jìn)行的自動(dòng)前饋控制，以及通過流量、進(jìn)水濃度以及出水濃度進(jìn)行的自動(dòng)前饋、反饋控制。
06結(jié)語
投加化學(xué)藥劑必然會(huì)增加設(shè)施建設(shè)費(fèi)用和日常運(yùn)行費(fèi)用，應(yīng)根據(jù)排放或利用的標(biāo)準(zhǔn)確定是否需要投加化學(xué)藥劑;藥劑的有效利用取決于準(zhǔn)確的投加劑量和適當(dāng)?shù)幕旌洗胧?。最后必須?qiáng)調(diào)要做好可靠的防護(hù)措施，保證運(yùn)行維護(hù)人員的安全和健康。