7.10 化学除磷

7.10.1 现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918规定，自2006年1月1日起建设的污水厂总磷（以P计）的一级A排放标准为0.5mg/L。一般城镇污水经生物除磷后，较难达到上述标准，故应辅以化学除磷，以满足出水水质的要求。由于在厌氧条件下，有大量含磷物质释放到液体中，污泥厌氧处理过程中的上清液、脱水机过滤液和浓缩池上清液等污水，若回流入污水处理系统，将造成污水处理系统中磷的恶性循环，增加污水生物处理除磷难度，因此可在回流入污水处理系统前先进行化学除磷。
7.10.2 前置投加点在污水预处理阶段，形成沉淀物与初沉污泥一起排除。前置投加的优点是除磷的同时还可去除相当数量的有机物，能减少生物处理的有机负荷，但污水处理总污泥产量较多，且对生物反硝化有一定的影响。后置投加点是在生物处理系统之后，形成的沉淀物通过生物反应池后的固液分离装置进行分离，这一方法的出水水质好。目前大多出水执行现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918一级A标准以上的污水厂采用了后置投加。同步投加点为生物反应池入口上游或生物反应池内，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除。此时如采用酸性药剂会使pH值下降，对生物硝化不利。多点投加点是在生物反应池前、生物反应池和固液分离设施等位置投加药剂，其可以降低投药总量，增加运行的灵活性。
7.10.3 由于污水水质和环境条件各异，因而宜根据试验确定最佳药剂种类、剂量和投加点。
7.10.4 铝盐有硫酸铝、铝酸钠和聚合铝等，其中硫酸铝较常用。铁盐有三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁等，其中三氯化铁最常用。
    采用铝盐或铁盐除磷时，主要生成难溶性的磷酸铝或磷酸铁，其投加量与污水中总磷量成正比，可用于生物反应池的前置、后置和同步投加。采用亚铁盐需先氧化成铁盐后才能取得最大除磷效果，因此其一般不作为后置投加的混凝剂，在前置投加时，一般投加在曝气沉砂池中，以使亚铁盐迅速氧化成铁盐。加入少量阴离子、阳离子或阴阳离子聚合电解质，如聚丙烯酰胺（PAM），作为助凝剂，有利于分散的游离金属磷酸盐絮体混凝和沉淀。
    如果生物反应池采用的是生物接触氧化池或曝气生物滤池，则不宜采用同步投加方式除磷，以防止填料堵塞。
7.10.5 理论上，三价铝和铁离子与等摩尔磷酸反应生成磷酸铝和磷酸铁，但在实际中，化学反应并不是100％有效的，OH-亦会与金属离子竞争反应，生成相应的氢氧化物，同时由于污水中成分极其复杂，含有大量阴离子，铝、铁离子会与它们反应，从而消耗混凝剂，所以化学药剂在实际应用中需要超量投加，以保证出水总磷标准。德国在化学除磷计算时，提出了投加系数β的概念，β是铁盐或铝盐的摩尔浓度与磷的摩尔浓度的比值。投加系数β是受多种因素影响的，如投加地点、混合条件等。然而，过量投加药剂不仅会使药剂费增加，而且因氢氧化物的大量形成也会使污泥量大大增加，这种污泥体积大、难脱水。在我国，根据经验投加铝盐或铁盐时其摩尔比宜为1.5～3.0。美国《营养物控制设计手册》（2009版）中铝盐与总磷的摩尔比与总磷的去除率相关：当去除率为75％、85％和95％时，摩尔比分别为1.38:1、1.72:1和2.3:1，铁盐与总磷的摩尔比为1:1，但是需要投加额外的10mg/L以形成氢氧化物。当对出水总磷的要求更高时，铝盐或铁盐与总磷的比例为2:1～6:1。出水的总磷浓度越低，摩尔比越高。
    前置投加应注意控制投加量，以保证进入生物反应池剩余磷酸盐的含量为1.5mg/L～2.5mg/L，满足后续生物处理对磷的需要。
7.10.6 化学除磷时会产生较多的污泥。采用铝盐或铁盐作混凝剂时，前置投加，污泥量增加40％～75％；后置投加，污泥量增加20％～35％；同步投加，污泥量增加15％～50％。
7.10.7 三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁都具有很强的腐蚀性；硫酸铝固体在干燥条件下没有腐蚀性，但硫酸铝液体却有很强的腐蚀性，故做本条规定。