污水处理中的化学世界

化学与日常生活息息相关，当中涉及不少化学品应用。污水处理过程中运用了多种化学品，以去除污水中的污染物、抑制气味及消毒。在此向大家介绍一些污水处理常用的化学品。

硝酸钙(Calcium nitrate, Ca(NO₃)₂)的有效成分是硝酸根离子(NO₃^-)，钙离子(Ca²⁺)则是配角，前者亦可配搭其他金属离子(如钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺))，但硝酸钾及硝酸钠均是强力助燃剂，用于制造黑色火药，是受管制的危险品，因此硝酸钙是较安全的选择。硝酸钙透过提高氧化还原电位，从而抑制微生物将硫酸根离子(SO₄^2-) 转化成硫化物(S^2-)的生物反应，以防硫化物及气味产生。硝酸钙在上游污水收集系统投放，防止硫化氢产生，其剂量取决于污水的停留时间。

气味控制

污水气味的主要成分是硫化氢(H₂S)。在缺氧环境下，微生物会将污水的硫酸根离子(SO₄^2-)^注转化成硫化物(S^2-)。在较低酸硷值情况下，污水或污泥中的硫化物多以硫化氢形态存在，并在空气中释放。（注: 香港通常使用含高浓度天然硫酸盐的海水冲厕，所以污水中带有很多硫酸根离子。）

每种化学品作用不一，因此其投入点亦有所不同，如硝酸钙用于预防硫化物产生，因此投放在上游污水收集系统；而三氯化铁则用于抑制消化缸内的游离硫化物，因此主要投放在进入消化缸前的污泥中。

三氯化铁(Ferric chloride, FeCl₃)可说是污水处理厂中的多功能法宝，用于化学辅助一级处理(Chemically Enhanced Primary Treatment, CEPT)、除味，以及协助污泥脱水。三氯化铁带很强的正电荷，能中和污水胶体颗粒及微细悬浮物表面的电荷，从而产生凝结作用(Coagulation)，减少或消除它们之间相互的排斥力，令其易于聚集一起；配合仿如大渔网的聚合物(Polymer)进行絮凝作用(Flocculation)，扩大污水中已聚集的小悬浮物成更大颗粒，使其更易沉淀。这种利用化学品辅助污染物沉淀的过程称为「化学辅助一级处理」。昂船洲污水处理厂及小蚝湾污水处理厂均利用三氯化铁作「化学辅助一级处理」，以消除污水中约80%悬浮物(TSS)和70％生化需氧量(BOD)。此法较传统只能消除污水中约50%悬浮物和30％生化需氧量的一级处理方法更为有效。三氯化铁的凝结作用更能令污泥中的悬浮物水分子在后续的脱水过程中更易排走。此外，含海水的污水中有硫酸根离子，若不加处理，污泥厌氧消化过程会产生不少硫化物(S^2-)。三氯化铁中的三价铁离子(Fe³⁺)可氧化硫化物，并以硫化亚铁(FeS)形式将之沉淀，以抑制消化缸的游离硫化物，减少污泥气味。

次氯酸钠(Sodium hypochlorite, NaOCI) 此化学名称一般人可能感觉比较陌生，但其俗名「漂白水」，相信很多人都听过。次氯酸钠在污水处理厂内最主要用于杀菌消毒，目前全港污水处理量最大的昂船洲污水处理厂便以此溶液作大肠杆菌消毒，消除放流水中至少99%细菌。次氯酸钠溶液中的次氯酸根离子(OCI^-)是强氧化剂，会先与水中具还原性的物质进行反应，再与易被氧化的有机化合物作反应，并与氨(NH₃)结合成部分的「总余氯」作消毒。一般而言，次氯酸钠的消毒效能视乎水中的「总余氯」量，以及其与污水的接触时间。要确保彻底消毒，工作人员须凭经验，小心调节及优化化学品剂量。次氯酸钠另用于化学洗涤器，利用次氯酸根离子把硫化物氧化消除，以达致除味效果。

最后提提大家，大部分化学品都是刺激性物质，部分甚至属腐蚀性或有毒。大家应认识相关安全标签，在使用化学品时佩戴合适的个人防护设备，更重要是千万不要胡乱混合化学品。

污水处理部1
化验师
陈嘉慧