环境污水处理中化学除磷药剂的应用

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摘要：摘 要：水资源短缺是全球性问题，我国是人口大国，水资源严重短缺，人均水资源量远低于世界平均水平。人类可利用的水资源本来就处于严重短缺的局面，再加上严重的水污染问题，更使得水资源短缺的问题更加严峻。污水处理是全国乃至全球的重点问题，多年来，我

　　摘 要：水资源短缺是全球性问题，我国是人口大国，水资源严重短缺，人均水资源量远低于世界平均水平。人类可利用的水资源本来就处于严重短缺的局面，再加上严重的水污染问题，更使得水资源短缺的问题更加严峻。污水处理是全国乃至全球的重点问题，多年来，我国致力于污水处理问题的研究，特别是污水中的氮磷元素，刺激着水资源的富营养化，因此污水除磷处理一直是污水处理中的重点技术问题。本文对污水处理除磷问题中常用的不同化学除磷药剂的反应机理和使用效果进行研究和探讨，旨在提高污水除磷效果，保护宝贵的水资源。

　　关键词：污水处理;化学;除磷剂;应用
 

　　水资源短缺问题是全球性问题，我国虽然地大物博，资源丰富，但是水资源短缺却是突出问题。不仅仅人均占用水资源远低于世界平均水平，而且水污染问题更是让本来短缺的水资源雪上加霜。磷是污水中的关键元素之一，当水体中含有大量的氮磷元素的时候，水体就开始呈现出缺氧状态，进而导致富营养化。未来人类社会的生存和发展，在污水处理方面需要加大处理力度，提高污水处理的技术水平和质量，重点提高污水除磷脱氮的效果，保护宝贵的水资源。

　　1 化学除磷法

　　为了改善当前污水高氮磷问题，缓解和遏制水体富营养化的局面，我们必须采取有效的除磷措施对污水进行必要的除磷处理。随着污水处理技术的不断发展进步，除磷剂的种类也在不断的增加。现有除磷方法大致可以分为四种主要方法，即：化学法、生物法、结晶法、吸附法。生物法成本低，但是效果却不够稳定，单一生物法很难达到理想的效果。结晶法属于接触性脱磷法，虽然在成为上相对低些，但是后续维护方面却难度大费用高。初污水除磷，以投放化学药剂为主，但是需要药剂投放量很大，成本高而且产生大量的二次污泥。随着技术的发展进步以及实际应用的效果展现，我们发现，应用化学除磷药剂，相对来说效果更好，虽然会带来二次污泥，但是其使用简单方便，无需专门的污水处理设施和建筑，只要在污水中投放药剂即可，节省人力物力进而节约污水处理成本，更加容易应用和推广。

　　化学除磷法，主要是将除磷药剂向污水中投入，药剂与磷产生化学反应，生成固态的沉淀物，以污泥沉淀物的形态将污水中的磷元素处理掉，达到污水处理的目的，只要投放药剂种类和药量合适，会达到理想的污水处理效果。同时还对水中的SS浓度、色度有降低的作用。现代化学除磷法，在产生的二次污泥方面，也有所改善，污泥絮体比之前密实度有明显提高，而且沉降良好，污泥的浓缩化使得污泥量减少，更好处理，经济性良好。

　　2 常用化学除磷药剂的应用

　　2.1 铁盐除磷

　　铁盐除磷剂中的铁离子分为二价铁和三价铁，其中三价铁主要为氯化铁。当把铁盐除磷剂在水中用投放以后，铁盐水解生成三价铁离子，与水中的磷酸根离子发生反应，形成的产物为磷酸铁。磷酸铁具有难溶性，呈固态沉淀下来，与水实现固液分离，从而达到污水除磷的效果。其反應式如下：

　　Fe3++PO43-→FePO4↓(1)

　　同时，氯化铁还会与水中的碱度发生反应，从而造成水体的pH值发生变化，而pH值的降低直接会对除磷效果产生负面的影响。因此，在使用铁盐药剂除磷的过程中，我们尤其要注意对水体的pH值进行严格的控制，将pH值控制在4～9之间，其中以5.0为最佳值。在大量的实践中，我们发现，在相同的低温条件下，除磷效果方面铁盐药剂的使用是占有明显优势的。但是铁盐的投入并非多多益善，如果铁盐投入过量，同样会对水质具有不利的影响，而且还会对设备产生一定的腐蚀性。

　　除磷铁盐药剂常用的不仅有氯化铁，还有亚铁盐，如硫酸亚铁。相较于三价铁离子来说，二价铁离子与磷离子反应要复杂得多。投放到水中的二价铁离子水解反应会更为强烈，与水中负电荷物质发生凝聚反应，形成凝胶聚合物，达到除磷的效果。经过实践检验，在除磷效果上，高铁盐要优于亚铁盐。

　　2.2 铝盐除磷

　　投放到污水中的铝盐药剂水解产生铝离子，与污水中的磷酸根离子发生化学反应，形成磷酸铝产物。磷酸铝也是难溶的，达到固液分离，除磷的效果。其反应式如下：

　　AI2(SO4)3+2PO43-→2AIPO4↓+3SO42-(2)

　　同时，硫酸铝氯化铁还会与水中的碱度发生中和反应，絮凝体与胶体粒子相互吸附，同时网捕磷化物达到除磷效果。在实践中发现，铝盐除磷过程中，也要严格的控制水体的pH值，其中以pH值在6保持在6左右为最佳。从除磷效果上来看，铝盐的效果与铁盐不相上下。pH值中性的情况下，1摩尔的磷加3摩尔的铝，这样的摩尔质量比为最佳。如果水体pH偏低或者偏高，在铝盐投放之前，应该先对水体pH值进行调节，使其保持中性，再投放铝盐，以使其发挥最佳效果。需要特别注意的是，经过铝盐除磷后的水体，一定要先对其进行检测，保证水体含铝量在保准范围内，再进行排放，铝含量超标的水对人体健康是有害的。

　　2.3 钙盐除磷

　　钙盐，主要指的是石灰石。向污水中投放钙盐除磷剂，会产生OH-，因此会对污水的pH值产生影响。同时，钙离子与磷离子发生化学反应会产生羟磷灰石，是不溶性的沉淀物，达到除磷的效果。其反应式为：

　　5Ca2++4OH-+3HPO42-→Ca5(OH)(PO4)3↓+3H2O(3)

　　经过实践我们发现，影响除磷效果好坏的主要因素在于水体的pH值，我们在对污水进行化学药剂除磷的过程中，随着水体pH值发生变化，效果也会受到影响。pH值越高，对除磷效果的负面影响越大，要使石灰石除磷达到良好的效果，最佳pH值应该在11左右。石灰石的投放量要根据水中碱度来定，比例在1.5为最佳。需要强调的是，钙盐除磷相较于其他化学除磷药剂来说，经济性较低，因其相对来说投放量更大，而且相应的会产生更大的污泥量。而且，反应后生成的产物为以碳酸钙为主，很容易使污水沉淀池结上大量的泥垢，造成曝气管发生堵塞，这也是造成钙盐相对前面的铁盐和铝盐应用较少的主要原因。

　　2.4 复合絮凝剂除磷

　　复合絮凝剂与前面三种单一的金属盐化学药剂不同，其包含两种甚至多种絮凝剂组合在一起，利用一系列的化学反应，形成共聚复合物。絮凝剂有单一型和复合型，而复合型絮凝剂当然比单一型絮凝剂在除磷效果方面优势更为明显。在现代污水处理中，复合絮凝剂除磷应用最为广泛，无论是工业污水、农业污水还是生活污水，都可见复合絮凝剂除磷的应用。复合絮凝剂分为无机+无机的复合，有机+有机的复合，还有无机+有机的复合。其中无机复合絮凝剂应用最为广泛，主要是大分子聚合物，常见的聚丙烯酰胺就是一种典型的大分子复合絮凝剂，其水溶性好，而且絮凝表现优。聚丙烯酰胺的主要特点在于活性高、分子链长，吸附能力较强，吸附沉积物后形成的絮凝物在体积上要比其他絮凝剂吸附后形成的絮凝物要大，因此使用聚丙烯酰胺除磷后水体质量会较其它复合絮凝剂好得多，而且清澈度明显提高。不仅如此，在沉降的速度、过滤的速度上，也有明显优势，大大提高了污水除磷的效率。我们通常所说的PAM污水处理工艺，就是聚丙烯酰胺污水处理。因其应用效果好，除磷效率高，具有良好的推广价值和发展前景。

　　3 结语

　　综上所述，就化学类除磷药剂而言，相对于生物法除磷、结晶法除磷等其他除磷方法，具有自身优势，应用方便，操作简单。而不同的化学除磷药剂，都是优缺点并存。现代污水处理，无论是技术还是方法，都朝着复合型多元化方向发展，即多种方法并用，本着“优势互补”的基本原则，将不同的方法有机结合，相互添补缺陷，更加有效的提高污水处理的质量和效率，实现水污染治理的目标。

　　参考文献：

　　[1]王文超，张华，张欣.化学除磷在城市污水处理中的应用[J].水科学与工程技术，2018，0114-16.

　　[2]李长江，郭一令，王希辉等.高浓度含磷废水治理工艺研究[J].环境科学与管理，2017，30(5)：61-63.

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