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摘要：化学除磷药剂在环境污水处理工作中的有效利用，一方面能够为环境污水处理提供更便捷且更彻底的处理技术，使含磷化合物有效析出水体，以便清理工作更加全面;另一方面，从污水处理经济性与持续性角度来看，此类污水处理措施具备明显优势。本文分析了化学除磷的原理及药剂的选择，期望能够为后续环境污水处理工作的开展提供良好参照。
关键词：污水处理;化学除磷;药剂
一、引言
污水除磷工艺主要可分为生物除磷与化学除磷两种形式，其中生物除磷虽然无需投放任何药剂，使得成本消耗与污泥产量有效缩减，而且化学污染概率得以降低，但对于废水组分的过度依赖却限制了生物除磷工艺的效果，使得除磷稳定性与灵活性明显不足，如此极易造成污水二次污染，难以满足我国污水排放标准。而化学除磷工艺则实用性较广泛，且效果极为明显，因此此类工艺是我国当前污水处理主要采用的方法。
二、化学除磷的反应机理
化学除磷的反应机理是在污水处理工艺中投加金属盐类等，除磷药剂形成不可溶性的磷酸盐或多聚磷酸盐沉淀产物，然后再通过沉淀分离或过滤分离等方法从污水中去除磷酸盐。药剂投加后，首先，金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物;然后，在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体;最后，絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法将水体分开，得到净化的废水和化学污泥，从而实现化学除磷的目的。因此，化学除磷过程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分离四个步骤，其本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程。在这个过程中沉析和凝聚反应发生的非常快，被认为是同时发生的，凝聚时形成的主粒子，在絮凝过程中相互结合形成更大的粒子――絮体，以利于沉淀或者固液分离，由上述分析可知，化学除磷效率与沉析和絮凝过程直接相关，沉析、凝聚与磷酸盐化合物种类与化学除磷药剂的种类及pH等因素有关，絮凝过程与除磷工艺形式有关，因此，要提高化学除磷效率必须从化学除磷药剂的种类、反应环境的pH及除磷工艺等因素考虑。
三、化学除磷药剂在污水处理中的应用
目前用于污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、改性硅藻土及复合絮凝剂等。
3.1铝盐化学除磷药剂
铝盐化学除磷药剂主要有硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝等。三价铝盐药剂除磷的反应包括兩个反应过程：
1）三价铝离子与污水中的磷酸根发生沉淀反应，生成沉淀化合物AlPO4;
2）三价铝离子发生水解反应，生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物A1（OH）2+，A1（OH）21+和多核羟基络合物AI（OH）m（3n-m）+（n>1，m≤3n），然后，多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果，从而实现化学除磷。Al3+水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH的影响，同时金属离子也会与OH―发生反应，从而与PO43+形成竞争反应不利于除磷，由此可见，铝盐化学除磷过程中控制合适的pH是非常重要的。铝盐除磷理想的pH=5.8～6.9。值得注意的是经用铝盐除磷药剂处理后出水中的铝含量大幅度增加，可能会造成排放水体中铝盐超标，引起微生物铝中毒，因此需要控制投加量。
3.2铁盐除磷药剂
铁盐除磷药剂主要有硫酸亚铁、氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似，之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关，但有关Fe2+除磷最佳pH存在争议：有人认为pH=8时，Fe2+除磷效果最好，但王文超等认为pH=7.5～8.5时不易生成沉淀，从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高pH值，而污水厂处理中pH值往往低于7.5，另外，在水中Fe3（PO4）2没有FePO4稳定，这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用，实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2+氧化成Fe3+来提高化学除磷效率。铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定，而具有沉降速度快的优点，因此实际应用比较多，但是具有出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点，同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一个重要因素，这些缺点限制其使用范围。
另外，因为铁盐除磷药剂需要较高的pH反应环境，所以在尚未具备此类pH的污水中，若使用了铁盐除磷药剂便极易造成药物陈建，并且可能与池壁及管道材料反应，产生铁锈等反应物，不但对污水管理系统造成的损伤，同时结垢状况可能造成曝气管堵塞，使污水处理系统无法正常运行。所以，近些年铁盐处理药剂在城市污水处理系统中应用较少。
3.3复合新型除磷药剂
复合新型除磷药剂主要有聚氯化铝铁（FAFC）、聚氯化鋁（PAC）、聚氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚亚铁、聚氯硫酸铁（PFCS）、聚合硫酸氯化铝铁（PAFCS）、聚合硫酸铝铁（PFAS）以及改性硅藻土等。这些新型除磷药剂基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能，凝聚性能良好，絮凝体生成迅速，密集度高且质量大，沉降性能优越，沉降的污泥脱水性能好，无二次污染，适用水体pH值范围广，具有较强的去除效果，而且药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低。其中PAFC在污水厂中应用的比较多，原因在于PAFC结合了铝盐和铁盐的双重优点，化学反应速度快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点。因此，PAFC既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足，同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点。
改性硅藻土是最近新使用的化学除磷药剂，其组成包括硅藻土、PAC和石灰等，其中的PAC和石灰可与PO43+反应生成A1PO4和Ca5（PO4）3OH等沉淀物，同时硅藻土具有吸附、混凝、过滤、共沉等作用，能充分接触并除去水中的PO43+。因此除磷效果较稳定，出水TP变化较小。
由上述的分析可知，复合新型除磷药剂，如聚氯化铝铁结合传统铁盐铝盐除磷药剂的优点，适用范围和条件较广，除磷效果好，而且对污水处理系统中微生物影响较小，具有良好的发展前景。
结束语
化学除磷药剂在环境污水处理中的有效应用，不但能够通过金属盐药剂在短时间内置换出含磷化合物，使污染物与水体固液分离，以此保障大范围污水的处理质量，同时凭借絮凝作用，更便于阻拦化合物分析，避免在水体排放时伴随水流进入外界环境。故而，在论述环境污水处理中化学除磷药剂的应用期间，必须明确化学除磷药剂的反应过程与相应原理，才能为后续污水处理工作提供良好保障。
参考文献：
[1] 陈媛A2/O工艺化学除磷优化实验及应用[J]-环境.2010
[2] 汪秀丽.中国城市污水处理与再生利用.《水利电力科技》，2005.
[3] 苏敬志.城市污水处理与再生利用的探讨.《中国新技术新产品》，2010.
（作者单位：大连广泰源环保科技有限公司）
关键词：污水处理;化学除磷;药剂
一、引言
污水除磷工艺主要可分为生物除磷与化学除磷两种形式，其中生物除磷虽然无需投放任何药剂，使得成本消耗与污泥产量有效缩减，而且化学污染概率得以降低，但对于废水组分的过度依赖却限制了生物除磷工艺的效果，使得除磷稳定性与灵活性明显不足，如此极易造成污水二次污染，难以满足我国污水排放标准。而化学除磷工艺则实用性较广泛，且效果极为明显，因此此类工艺是我国当前污水处理主要采用的方法。
二、化学除磷的反应机理
化学除磷的反应机理是在污水处理工艺中投加金属盐类等，除磷药剂形成不可溶性的磷酸盐或多聚磷酸盐沉淀产物，然后再通过沉淀分离或过滤分离等方法从污水中去除磷酸盐。药剂投加后，首先，金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物;然后，在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体;最后，絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法将水体分开，得到净化的废水和化学污泥，从而实现化学除磷的目的。因此，化学除磷过程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分离四个步骤，其本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程。在这个过程中沉析和凝聚反应发生的非常快，被认为是同时发生的，凝聚时形成的主粒子，在絮凝过程中相互结合形成更大的粒子――絮体，以利于沉淀或者固液分离，由上述分析可知，化学除磷效率与沉析和絮凝过程直接相关，沉析、凝聚与磷酸盐化合物种类与化学除磷药剂的种类及pH等因素有关，絮凝过程与除磷工艺形式有关，因此，要提高化学除磷效率必须从化学除磷药剂的种类、反应环境的pH及除磷工艺等因素考虑。
三、化学除磷药剂在污水处理中的应用
目前用于污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、改性硅藻土及复合絮凝剂等。
3.1铝盐化学除磷药剂
铝盐化学除磷药剂主要有硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝等。三价铝盐药剂除磷的反应包括兩个反应过程：
1）三价铝离子与污水中的磷酸根发生沉淀反应，生成沉淀化合物AlPO4;
2）三价铝离子发生水解反应，生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物A1（OH）2+，A1（OH）21+和多核羟基络合物AI（OH）m（3n-m）+（n>1，m≤3n），然后，多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果，从而实现化学除磷。Al3+水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH的影响，同时金属离子也会与OH―发生反应，从而与PO43+形成竞争反应不利于除磷，由此可见，铝盐化学除磷过程中控制合适的pH是非常重要的。铝盐除磷理想的pH=5.8～6.9。值得注意的是经用铝盐除磷药剂处理后出水中的铝含量大幅度增加，可能会造成排放水体中铝盐超标，引起微生物铝中毒，因此需要控制投加量。
3.2铁盐除磷药剂
铁盐除磷药剂主要有硫酸亚铁、氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似，之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关，但有关Fe2+除磷最佳pH存在争议：有人认为pH=8时，Fe2+除磷效果最好，但王文超等认为pH=7.5～8.5时不易生成沉淀，从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高pH值，而污水厂处理中pH值往往低于7.5，另外，在水中Fe3（PO4）2没有FePO4稳定，这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用，实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2+氧化成Fe3+来提高化学除磷效率。铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定，而具有沉降速度快的优点，因此实际应用比较多，但是具有出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点，同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一个重要因素，这些缺点限制其使用范围。
另外，因为铁盐除磷药剂需要较高的pH反应环境，所以在尚未具备此类pH的污水中，若使用了铁盐除磷药剂便极易造成药物陈建，并且可能与池壁及管道材料反应，产生铁锈等反应物，不但对污水管理系统造成的损伤，同时结垢状况可能造成曝气管堵塞，使污水处理系统无法正常运行。所以，近些年铁盐处理药剂在城市污水处理系统中应用较少。
3.3复合新型除磷药剂
复合新型除磷药剂主要有聚氯化铝铁（FAFC）、聚氯化鋁（PAC）、聚氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚亚铁、聚氯硫酸铁（PFCS）、聚合硫酸氯化铝铁（PAFCS）、聚合硫酸铝铁（PFAS）以及改性硅藻土等。这些新型除磷药剂基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能，凝聚性能良好，絮凝体生成迅速，密集度高且质量大，沉降性能优越，沉降的污泥脱水性能好，无二次污染，适用水体pH值范围广，具有较强的去除效果，而且药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低。其中PAFC在污水厂中应用的比较多，原因在于PAFC结合了铝盐和铁盐的双重优点，化学反应速度快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点。因此，PAFC既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足，同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点。
改性硅藻土是最近新使用的化学除磷药剂，其组成包括硅藻土、PAC和石灰等，其中的PAC和石灰可与PO43+反应生成A1PO4和Ca5（PO4）3OH等沉淀物，同时硅藻土具有吸附、混凝、过滤、共沉等作用，能充分接触并除去水中的PO43+。因此除磷效果较稳定，出水TP变化较小。
由上述的分析可知，复合新型除磷药剂，如聚氯化铝铁结合传统铁盐铝盐除磷药剂的优点，适用范围和条件较广，除磷效果好，而且对污水处理系统中微生物影响较小，具有良好的发展前景。
结束语
化学除磷药剂在环境污水处理中的有效应用，不但能够通过金属盐药剂在短时间内置换出含磷化合物，使污染物与水体固液分离，以此保障大范围污水的处理质量，同时凭借絮凝作用，更便于阻拦化合物分析，避免在水体排放时伴随水流进入外界环境。故而，在论述环境污水处理中化学除磷药剂的应用期间，必须明确化学除磷药剂的反应过程与相应原理，才能为后续污水处理工作提供良好保障。
参考文献：
[1] 陈媛A2/O工艺化学除磷优化实验及应用[J]-环境.2010
[2] 汪秀丽.中国城市污水处理与再生利用.《水利电力科技》，2005.
[3] 苏敬志.城市污水处理与再生利用的探讨.《中国新技术新产品》，2010.
（作者单位：大连广泰源环保科技有限公司）