十分钟搞定！化学除磷剂的投加！
所有废水除磷方法都涉及两个必要的过程：首先，将可溶性磷（磷酸盐）物质转化为不溶性悬浮（颗粒）状态，然后通过固液分离将磷从废水中去除。
1、除磷剂的分类
除磷剂是将化学药剂投加到污水中，使水中的磷酸根离子生成不溶性盐类，形成絮凝体而后从水中分离出来，从而除去水中所含的磷。使处理后的水中磷含量降至限值以下。无需改变原水处理工艺，也无需增设大型水处理构筑物，操作简便、易行、经济实用，可取得显著的社会效益和经济效益。根据化学除磷的原理，除磷剂主要分为四类：
1、铝盐化学除磷剂
化学除磷工艺中采用铝盐作为药剂，常用的有三种，一种是硫酸铝，一种是氯化铝，一种是聚合氯化铝。在具体反应过程中，主要有两个反应过程，首先三价铝离子与磷酸盐发生反应生成沉淀，沉淀物为AlPO4。
其次，三价铝离子会发生水解反应，在这个过程中，会带正电荷，形成单核羟基配合物和多核羟基配合物，经过范德华力、净捕获等一系列作用，达到比较理想的沉淀效果，从而达到化学除磷的要求。在使用铝盐进行化学除磷的过程中，需要重点控制pH值，以达到理想的除磷效果，否则外排水中的铝盐就会超标。
2、铁盐化学除磷剂
铁盐除磷剂主要有硫酸亚铁、聚合氯化硫酸铁、三氯化铁、聚合氯化铁等。
铁盐除磷反应机理与铝盐相似，另外会同时发生强烈的水解和各种聚合反应，吸附水中的磷。Fe2+的除磷效果与pH有关，但关于Fe2+除磷的最佳pH存在争议：有人认为pH=8时，Fe2+除磷效果最好，但有研究表明pH=7.5-8.5时不易生成沉淀，从而降低了除磷效果。Fe2+除磷要求pH值较高，而环保污水处理厂pH值往往低于7.5。
另外Fe3(PO4)2在水中不如FePO4稳定，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+氧化为Fe3+，提高化学除磷的效率。铁盐与磷酸盐反应生成的沉淀比铝盐稳定，且具有沉降速度快的优点，因此在实际中得到广泛的应用，但它存在出水浊度和色度高，对出水pH影响大，运输和贮存麻烦，对设备腐蚀性大等缺点。同时，铁还是刺激藻类生长，造成湖水水华的重要因素，这些缺点限制了它的使用范围。
3、钙基除磷剂
当在含磷废水中加入氢氧化钙后，废水pH值上升，同时废水中的磷与钙发生反应，生成Ca5(OH)(PO4)3，反应式如下：
随着pH的升高，污水中Ca5(OH)(PO4)3的溶解度减小，为达到90%以上的磷去除率，需调节H为10.5～11范围，在此pH范围内，污水中磷含量可降至0.5mg/L以下。
由于要求pH值较高，对水生生物的正常生长有一定的影响，同时钙盐除磷剂还会造成池壁、渠道、管壁结垢，以及曝气管道堵塞等现象，因此在河道治理和城镇环境污水处理厂中很少采用钙盐除磷剂。
4、复合新型除磷剂
新型复合除磷剂种类较多，主要有聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合氯化铝
（PAC）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化亚铁、聚合硫酸铁（PFCS）、聚合硫酸铝氯化铁（PAFCS）、聚合硫酸铝（PFAS）、改性硅藻土，以及上述除磷剂与PAM、二氧化锰等的混合物等。这些新型除磷剂基本都具有良好的电荷中和和吸附架桥作用，混凝性能好，絮凝体形成速度快，密度大质量大，沉降性能优良，沉降污泥脱水性能好，不产生二次污染，适用水体pH范围宽，去除效果强，药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低廉等特点。其中PAFC因其综合了铝盐和铁盐的双重优点，具有化学反应速度快，形成的絮体大而重，沉降速度快，过滤性好等优点，在环保污水处理厂得到广泛的应用。
因此PAFC既能克服铝盐形成慢、絮体轻、沉淀慢的缺点，又能同时克服铁盐除磷出水浑浊、色度高的缺点。改性硅藻土是一种新型化学除磷剂，由硅藻土PAC和石灰组成，其中PAC和石灰能与PO43-发生反应，生成AlPO4、Ca5(PO4)3OH等沉淀物。同时硅藻土具有吸附、混凝、过滤和共沉淀的作用，能与水中的PO43-充分接触去除，因此除磷效果比较稳定，出水TP变化不大。
2、除磷剂使用方法
1. 剂量的确定
除磷剂的投加量根据原水中的磷含量、原水中磷的种类、设计出水磷含量（国家出水磷含量标准）、设计除磷效率（投加除磷剂后的磷含量）等因素确定。最终投加量需通过小试、中试确定，或参考类似项目经验，再进行中试，确保出水符合相关规范要求。
2.直接添加法
即将固体或粉末状除磷剂不经稀释直接投加到水体中。但采用这种方法有一定的局限性：第一，投加水体的pH值必须为酸性环境，第二，投加水体中必须有搅拌装置。否则，除磷效果十分有限，因为除磷剂与水体没有充分接触，不会充分与磷发生反应。因此，这种方法比较适合污水处理厂。
3.稀释后添加
将固体或粉末状除磷剂稀释到一定比例后直接投加到目标水体中，此方法适用范围较广，具体操作流程如下：
有以下几点需要注意：
1、用量：需经过科学计算和相关实验确定。
2.稀释时搅拌：充分搅拌。
3、加药点的选择：最好在水流湍急、河道狭窄的地方投加稀释剂。
3.除磷剂添加位置
化学除磷按投加位置不同分为预沉淀、同步沉淀和生物处理后后沉淀或絮凝过滤三种。
（1）预沉淀
预沉淀工艺的特点是将沉淀剂投加于沉砂池，或初沉池进水通道（管道），或文丘里通道（利用涡流），一般需加装产生涡流的装置或供给能量以满足搅拌的需要，相应的沉淀产物（大的絮凝物）在初沉池中沉淀分离。生物阶段若采用生物滤池，则不允许投加Fe2+药剂，防止损坏填料（产生黄锈）。
预沉淀工艺（如图2所示）特别适用于现有污水处理厂改造（增设化学除磷措施），因为此工艺步骤既能除磷，又能减轻生物处理设施的负荷。常用的沉淀剂主要有原灰、金属盐剂等。预沉淀后残余磷酸盐含量为1.5-2.5mg/l，完全可以满足后续生物处理的除磷需求。
（2）同步降水
同步沉淀是应用最为广泛的化学除磷工艺，国外约占全部化学除磷工艺的50%。该工艺是在曝气池出水或二沉池进水中投加沉淀剂，有时也在曝气池进水或回流污泥通道（管）中投加药剂。
图3为采用同步沉淀的活性污泥法工艺简图，当采用生物转盘工艺时，情况与活性污泥法类似，但对于生物滤池工艺，是否可以在二沉池进水中投加药剂，仍值得探讨。
（3）后沉淀
后沉淀是在与生物设施分开的设施中进行沉淀、絮凝及絮凝物分离，所以又称两段工艺。一般在二沉池后的混合池（M池）中加入沉淀剂，之后设置絮凝池（F池）和沉淀池（或气浮池）。
后沉淀工艺示意图如图4所示，对于要求不太严格的受纳水体，后沉淀工艺可以采用石灰乳液，但必须控制出水的pH值，如利用沼气中的CO2进行中和。
气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮固体和总磷，但它们需要持续供应空气并且运行成本更高。
三种给药位置的优缺点
4、除磷剂投加量计算
每除去一分子磷酸盐，需一分子铁或铝，实际计算时为方便计算，多采用克分子（mol）或克原子量。
化学沉淀除磷时，每除去1mol(31g)的P，至少需要1mol(56g)的Fe，或者至少需要1.8(56/31)倍的Fe，或者0.9(27/31)倍的Al。也就是说，每除去1g的P，至少需要1.8g的Fe，或者0.9g的Al。
在实际应用中，该反应并不是100%有效的，OH-会与金属离子竞争生成相应的氢氧化物，因此实际化学沉淀剂投加一般需过量，以保证所需的出水P浓度。德国在计算时提出了投加系数β的概念，即：
β = (摩尔Fe，摩尔Al) / 摩尔P
投加系数β受投加位置、混合条件等多种因素影响，建议通过投加试验确定实际投加量。图5为投加系数与减磷量的关系。在最佳条件下（投加合适、混合及絮凝物形成条件良好），β=1；在非最佳条件下，β=2～3或更高。药剂投加量过大，不仅会增加药剂成本，还会因生成大量氢氧化物而使污泥量大大增加，这种污泥体积大，脱水难度大。
在德国的实际计算中，为了有效去除磷（保持出水小于1mgP/1），β值为1.5，也就是说，为了去除1kg磷，需要投加如下的量：
1.5×(56/31)=2.7千克铁
或者，
1.5×(27/31)=1.3千克铝
若采用石灰作为化学沉淀剂，则不能采用此计算方法，因为要求pH值大于8.5，且投加量受污水的碱度（缓冲能力）影响，必须针对每种污水通过实验确定投加量。
严格地说，添加系数β值的概念只适用于后沉淀，对于预沉淀和同步沉淀，计算时还应考虑：1.回流污泥中所含未反应的化学物质；2.初沉池及生物过程中去除的磷。
计算示例
例1：污水处理厂设计水量为/d，进水中P浓度为14mg/l，要求出水中P浓度达到1mg/l，设计采用有效成分为6%（60g/l），密度为1.3kg/l的氯化铝AlCl3进行同步沉淀，计算所需投加量。
解开：
初沉处理后去除的磷为2mg/l，则生物处理设施进水P浓度为11mg/l，生物同化去除的磷为1mg/l，则需要沉淀去除的磷为：
P荷载=/d·（0.011-0.001）kg/m3=100kg/d
设计采用添加系数β值为1.5。
Al的设计用量为：1.5×（27/31）×100=/d
所需用量计算如下：130×1000(g/d)/60(g/kg)=/
所需体积为：2167（kg/d）/1.3（kg/l）=16671/
例2：本设计用剂硫酸亚铁FeSO4，有效成分为/，10℃时饱和溶解度为/l，其余设计参数与例1相同。
解开：
设计采用添加系数β值为1.5。
设计铁用量为：1.5×5631×100=270kg Fe/d
所需用量计算如下：270×1000(g/d)/180(g/kg)=/
饱和溶液中有效成分为：180(g/kg)0.4(kg/l)=72gFe/l FeSO4
换算所需体积为：1500·1000(g/d)/72(g/l)=/