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胖先生的水處理日記
一個水處理工程師的工作日常分享
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前段時間，胖哥公司接了個污水廠的工藝優化技術咨詢服務，主要是對某家企業配套的污水處理廠的現有工藝中不合理的流程和運行參數做了調整。最近這個項目基本已經結束，效果也出來了，經過我們改造后，不僅出水指標更加穩定，運行費用也降了不少。業主那叫一個高興，畢竟這年頭地主家里也快沒有余糧了，只能降本增效，哪怕能少花一分錢，都是給企業營收做貢獻。這個項目中可寫的點還挺多，胖哥也還在整理中，等什么時候寫完了，就發出來大家一起學習下。今天的這篇文章，其實也算是這個技改項目的一小部分，涉及到的部分是化學除磷方面的工藝計算，是我當時給一線現場負責運營的師傅們的培訓內容中的一部分。后來胖哥猛然意識到自己還從來沒有發過有關化學除磷方面的文章，也覺得可能會對各位讀者朋友們有幫助，這才有了今天的這篇文章。工藝本身沒啥可說的，都是很成熟的老玩意兒了，畢竟大家都是干這個的，如果您本身就會，那么可以幫胖哥把把關，看看哪里有沒有算錯了，如果您現在恰好還不太懂，那正好，趁著這個機會，好好學一學，技多不壓身嘛！話不多說，接下來胖哥就好好講一講，化學除磷工藝中，除磷劑的投加量，到底該如何計算呢？
PS：以下文章中，胖哥以PAC為化學除磷藥劑，鐵系藥劑暫不做考慮。在農村地區，遇到紅白喜事都得請流動廚房，這個買賣不是誰都能干的，得被大多數人們認可的好廚師，才會有人買單。那么衡量一個好廚師的標準，不但得看他做的飯是否可口，還得看他對飯量的把控，畢竟100個人的席，你給人家做了200份的飯，主家可就虧大發了，別說給錢，挨頓打都是輕的。一個道理，在化學除磷中，藥劑的成本絕對占了大頭，用少了不起作用，用多了浪費，所以說化學除磷的第一步，絕對是要根據需要去除的總磷數量來倒推藥劑投加量。PS：胖哥這里說的總磷，假設全部為無機磷，不含有機磷。所以問題就很簡單了，我們首先需要做的，就是先把每天系統需要去除的總磷質量計算出來，如下公式（1）所示。
△P=Q×[P0×（1-η1）-Pe]÷1000 （1）η1為生物除磷效果對進水總磷的去除率，一般情況下可取0.5~0.8，如果沒有生物除磷工藝，單純使用化學除磷，則η=0。光說不練假把式，接下來咱們舉個例子來輔助理解下這個公式。以每天的污水處理量50000m³/d，進水總磷2.5mg/L，出水總磷0.3mg/L，生物除磷的效率為80%，那么每天需要通過化學去除的總磷質量=50000×[2.5×（1-0.8）-0.3]÷1000=10kg/d。好了，知道來了多少客人，接下來就該準備做菜的材料了。那么該如何根據所需去除總磷的量倒推除磷劑PAC的量呢？先來看看這個化學方程式。由這個化學方程式可以得知，要想去除1mol的P，需要1mol的AlCl3，也就是說要想去除1kg的P，需要對應投加Al的質量為0.87kg。值得注意的是，在實際反應中的效率不可能達到100%，所以你要是按照理論計算的量可丁可卯的投加，肯定是不行的，就得多加。那多加的系數怎么取呢？我一般按照1.5~3的倍數來，具體多少，得看實際小試試驗結果。又因為市售PAC藥劑中，評價其Al含量的指標是Al2O3，所以根據公式（1）計算出每天需要去除的總磷質量后，就可以根據公式（2）繼續推導每天需要投加的PAC的質量，公式（2）如下。mPAC1=△P×0.87÷0.53÷η2×β （2）mPAC1為每天需要投加的PAC質量，單位為kg/d；△P為每天需要去除的總磷質量，計算方法詳見公式（1），單位為kg/d；0.87為去除1kg質量的P對應消耗0.87kg質量的Al；
0.53為Al2O3中Al的質量比，27×2÷（27×2+16×3）=0.53；η2為PAC中Al2O3的含量比例，可取26%~32%，具體數據應咨詢廠家獲取；β為安全系數，可取1.5~3，具體數據應通過實驗室小試確定。這里我們取Al2O3的質量濃度為28%，投加系數取1.5，PAC有效成分28%，每天需要去出的總磷質量為10kg/d，那么每天需要投加的PAC質量mPAC1=10×0.87×1.5÷0.53÷0.28=87.94kg/d。算到這里，還沒有結束，因為一般采購的PAC藥劑都是固體粉末狀，用的時候肯定不能直接往水池里面倒，那么做的話估計得被領導罵死，正確的使用方式應該是先用水溶成溶液，然后在根據進水流量同步成比例投加。
但問題來了，質量濃度10%的PAC溶液該怎么配制？配置好后又該如何投加？
“PAC固體溶成溶液好說，一般都是按照質量濃度10%來加水，也即要想配置1m³的10%質量濃度的PAC溶液，只需要取100kg的PAC固體倒入1m³自來水中，攪勻即可。”
相信很多人在實際中也是這么做的，怎么說呢，不能說錯，只是略有不嚴謹因為10%質量濃度的PAC溶液的密度，肯定要＞1kg/L，一般是1.2kg/L。
所以要想配置一定體積的PAC溶液（質量濃度=10%），投加的PAC固體質量應該按照公式（3）進行計算，加藥泵的設置流量可按照公式（4）計算。
式中各參數的意義如下：
mPAC2為每次投加的PAC固體質量，單位為kg；
V為每次配制的PAC溶液體積，單位為m³；
1.2為質量濃度10%時的PAC溶液密度，單位為kg/L。
QPAC=mPAC1÷0.1÷1.2÷24 （4）
mPAC1為每天需要投加的PAC固體質量，單位為kg/d。繼續舉例，假設我們每次配置5m³的PAC溶液，那么根據公式（3）計算每次投加的PAC固體質量mPAC2=5×1.2×0.1×1000=600kg，根據公式（4）計算加藥泵的運行流量QPAC=87.94÷0.1÷1.2÷24=30.54L/h。按照這樣條件運行的話，一次性配好5m³的PAC溶液，可以使用5×1000÷30.54÷24=6.8d。
好了，今天的日記內容就到此為止。
最后，十分感謝您關注胖哥的水處理日記，有時間的話，咱們下次繼續聊水處理的那些事兒。
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寫在文末：我是胖先生，專注于污水處理技術研發10年有余，目前已取得國家注冊環保工程師證書，注冊給排水工程師證書，環境保護高級工程師職稱。
作為一名環保老兵，我會不定期在本公眾號分享有關于水處理技術上的個人心得、經驗和一些有趣的案例故事，歡迎大家關注、分享。
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