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胖先生的水处理日记
一个水处理工程师的工作日常分享
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前段时间，胖哥公司接了个污水厂的工艺优化技术咨询服务，主要是对某家企业配套的污水处理厂的现有工艺中不合理的流程和运行参数做了调整。最近这个项目基本已经结束，效果也出来了，经过我们改造后，不仅出水指标更加稳定，运行费用也降了不少。业主那叫一个高兴，毕竟这年头地主家里也快没有余粮了，只能降本增效，哪怕能少花一分钱，都是给企业营收做贡献。这个项目中可写的点还挺多，胖哥也还在整理中，等什么时候写完了，就发出来大家一起学习下。今天的这篇文章，其实也算是这个技改项目的一小部分，涉及到的部分是化学除磷方面的工艺计算，是我当时给一线现场负责运营的师傅们的培训内容中的一部分。后来胖哥猛然意识到自己还从来没有发过有关化学除磷方面的文章，也觉得可能会对各位读者朋友们有帮助，这才有了今天的这篇文章。工艺本身没啥可说的，都是很成熟的老玩意儿了，毕竟大家都是干这个的，如果您本身就会，那么可以帮胖哥把把关，看看哪里有没有算错了，如果您现在恰好还不太懂，那正好，趁着这个机会，好好学一学，技多不压身嘛！话不多说，接下来胖哥就好好讲一讲，化学除磷工艺中，除磷剂的投加量，到底该如何计算呢？
PS：以下文章中，胖哥以PAC为化学除磷药剂，铁系药剂暂不做考虑。在农村地区，遇到红白喜事都得请流动厨房，这个买卖不是谁都能干的，得被大多数人们认可的好厨师，才会有人买单。那么衡量一个好厨师的标准，不但得看他做的饭是否可口，还得看他对饭量的把控，毕竟100个人的席，你给人家做了200份的饭，主家可就亏大发了，别说给钱，挨顿打都是轻的。一个道理，在化学除磷中，药剂的成本绝对占了大头，用少了不起作用，用多了浪费，所以说化学除磷的第一步，绝对是要根据需要去除的总磷数量来倒推药剂投加量。PS：胖哥这里说的总磷，假设全部为无机磷，不含有机磷。所以问题就很简单了，我们首先需要做的，就是先把每天系统需要去除的总磷质量计算出来，如下公式（1）所示。
△P=Q×[P0×（1-η1）-Pe]÷1000 （1）η1为生物除磷效果对进水总磷的去除率，一般情况下可取0.5~0.8，如果没有生物除磷工艺，单纯使用化学除磷，则η=0。光说不练假把式，接下来咱们举个例子来辅助理解下这个公式。以每天的污水处理量50000m³/d，进水总磷2.5mg/L，出水总磷0.3mg/L，生物除磷的效率为80%，那么每天需要通过化学去除的总磷质量=50000×[2.5×（1-0.8）-0.3]÷1000=10kg/d。好了，知道来了多少客人，接下来就该准备做菜的材料了。那么该如何根据所需去除总磷的量倒推除磷剂PAC的量呢？先来看看这个化学方程式。由这个化学方程式可以得知，要想去除1mol的P，需要1mol的AlCl3，也就是说要想去除1kg的P，需要对应投加Al的质量为0.87kg。值得注意的是，在实际反应中的效率不可能达到100%，所以你要是按照理论计算的量可丁可卯的投加，肯定是不行的，就得多加。那多加的系数怎么取呢？我一般按照1.5~3的倍数来，具体多少，得看实际小试试验结果。又因为市售PAC药剂中，评价其Al含量的指标是Al2O3，所以根据公式（1）计算出每天需要去除的总磷质量后，就可以根据公式（2）继续推导每天需要投加的PAC的质量，公式（2）如下。mPAC1=△P×0.87÷0.53÷η2×β （2）mPAC1为每天需要投加的PAC质量，单位为kg/d；△P为每天需要去除的总磷质量，计算方法详见公式（1），单位为kg/d；0.87为去除1kg质量的P对应消耗0.87kg质量的Al；
0.53为Al2O3中Al的质量比，27×2÷（27×2+16×3）=0.53；η2为PAC中Al2O3的含量比例，可取26%~32%，具体数据应咨询厂家获取；β为安全系数，可取1.5~3，具体数据应通过实验室小试确定。这里我们取Al2O3的质量浓度为28%，投加系数取1.5，PAC有效成分28%，每天需要去出的总磷质量为10kg/d，那么每天需要投加的PAC质量mPAC1=10×0.87×1.5÷0.53÷0.28=87.94kg/d。算到这里，还没有结束，因为一般采购的PAC药剂都是固体粉末状，用的时候肯定不能直接往水池里面倒，那么做的话估计得被领导骂死，正确的使用方式应该是先用水溶成溶液，然后在根据进水流量同步成比例投加。
但问题来了，质量浓度10%的PAC溶液该怎么配制？配置好后又该如何投加？
“PAC固体溶成溶液好说，一般都是按照质量浓度10%来加水，也即要想配置1m³的10%质量浓度的PAC溶液，只需要取100kg的PAC固体倒入1m³自来水中，搅匀即可。”
相信很多人在实际中也是这么做的，怎么说呢，不能说错，只是略有不严谨因为10%质量浓度的PAC溶液的密度，肯定要＞1kg/L，一般是1.2kg/L。
所以要想配置一定体积的PAC溶液（质量浓度=10%），投加的PAC固体质量应该按照公式（3）进行计算，加药泵的设置流量可按照公式（4）计算。
式中各参数的意义如下：
mPAC2为每次投加的PAC固体质量，单位为kg；
V为每次配制的PAC溶液体积，单位为m³；
1.2为质量浓度10%时的PAC溶液密度，单位为kg/L。
QPAC=mPAC1÷0.1÷1.2÷24 （4）
mPAC1为每天需要投加的PAC固体质量，单位为kg/d。继续举例，假设我们每次配置5m³的PAC溶液，那么根据公式（3）计算每次投加的PAC固体质量mPAC2=5×1.2×0.1×1000=600kg，根据公式（4）计算加药泵的运行流量QPAC=87.94÷0.1÷1.2÷24=30.54L/h。按照这样条件运行的话，一次性配好5m³的PAC溶液，可以使用5×1000÷30.54÷24=6.8d。
好了，今天的日记内容就到此为止。
最后，十分感谢您关注胖哥的水处理日记，有时间的话，咱们下次继续聊水处理的那些事儿。
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写在文末：我是胖先生，专注于污水处理技术研发10年有余，目前已取得国家注册环保工程师证书，注册给排水工程师证书，环境保护高级工程师职称。
作为一名环保老兵，我会不定期在本公众号分享有关于水处理技术上的个人心得、经验和一些有趣的案例故事，欢迎大家关注、分享。
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