化学除磷原理及药剂工艺

化学除磷原理

化学除磷主要是通过化学沉淀过程完成的，化学沉淀是指污水中的无机金属盐与可溶性盐（如磷酸盐）发生反应，生成颗粒状、不溶性物质。其实，加入化学药剂后，污水中不但发生了沉淀反应，而且还发生了化学絮凝，即生成的小的不溶性固体相互粘结，形成较大的絮凝体。

化学除磷剂

为了生成不溶性磷酸盐化合物，化学除磷所用的化学药剂主要是金属盐剂。许多高价金属离子药剂投加到污水中后会与污水中的可溶性磷离子结合生成不溶性化合物。但出于经济原因，用于磷沉淀的金属盐剂主要是Fe3+盐、Fe2+盐和Al3+盐，以溶液和悬浮液的形式使用。除金属盐剂外，也有用氯化钙、氢氧化钙等钙盐作为沉淀剂，反应生成不溶于水的磷酸钙。

化学除磷工艺

化学除磷工艺可根据化学药剂投加位置进行分类，实际应用中常用的方法有：预除磷、同步除磷和后除磷。

1.预除磷

预除磷工艺的特点是将化学药剂投加于沉砂池、初沉池的进水通道（管道）或文丘里通道（利用涡流），一般需加装产生稳流的装置或相应的反应池以满足混合的需要，相应的沉淀产物（大颗粒絮凝物）在初沉池中通过沉淀分离出来。生物阶段若采用生物滤池，则不允许使用铁盐药剂，防止损坏填料（产生黄锈）。

预除磷工艺由于仅在现有工艺的前端增加化学除磷措施，更适用于北方设有初沉池的城市污水处理厂。该工艺步骤不仅可以去除磷，还可以减轻SS、胶体有机碳等生物处理设施的负荷。常用的化学药剂主要为金属盐药剂。预除磷后需将水中残余磷酸盐含量控制在1.5～2.5mg/L，才能满足后续生物繁殖生长对磷的需求。

2.同步除磷

同步除磷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%。该工艺是将化学药剂投加到曝气池出水或二沉池进水中，典型工艺有A2/O工艺、氧化沟工艺等，也有的将药剂投加到曝气池进水中或回流污泥通道（管）中，这种投加方式较常采用CASS/CAST工艺。在同步除磷工艺中，若进水中总磷含量较高，且生物除磷后出水中总磷含量较高，不宜单独使用三氯化铁、聚合硫酸铁等酸性药剂作为除磷剂，因为为达到总磷标准而投加大量酸性药剂会降低生化池整体碱度，不利于生物脱氮；而需要采用弱酸性药剂作为除磷剂；对于生物滤池工艺，是否可以在二沉池进水中投加该药剂仍值得探讨，因为污泥回流会造成填料的腐蚀、硬化，同时材质的力学性能会受到影响；另外，对于采用MBR膜技术的污水处理厂，还应考虑残留铁对MBR膜通量和膜寿命的影响，避免产生较高的维护费用。

3. 后除磷

后置除磷是将絮凝物在与生物处理分开的设施中进行沉淀、絮凝和分离，所以又称两级工艺。一般在二沉池后的混凝池中加入化学药剂，之后设置絮凝池和沉淀池，达到化学除磷泥水分离的效果。通常后置除磷工艺比较适用于生化处理后总磷浓度大于1.5mg/L的城市污水厂，包括一些工业污水如屠宰废水、食品加工（面粉厂、豆制品加工厂等）。常用的药剂为金属盐药剂，如果二沉池出水总磷为1.5-3mg/L，可以单独使用金属盐（铁系、铝系）。若浓度高于3mg/L，需与石灰或氢氧化钠等碱度调节剂配合使用，保证出水pH值达到排放标准。

对于要求不太严格的受纳水体，可以在后置除磷工艺中采用石灰乳液，但必须控制出水的pH值，如采用盐酸（HCl）或硫酸（H2SO4）进行中和。