关于除磷剂的详解！
生物除磷是一种比较经济的除磷方法，但由于除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l的出水标准，为了达到稳定的出水标准，往往需要采取投加除磷药剂等措施才能达到要求。
1、除磷剂的原理
除磷剂是通过化学沉淀作用去除磷的，化学沉淀作用是指在污水中加入无机金属盐，与污水中的可溶性盐（如磷酸盐）发生反应，生成颗粒状的不溶性物质。其实，加入该药剂后，污水中不但发生了沉淀反应，而且还发生了化学絮凝作用，即形成的细小的不溶性固体相互粘结，形成较大的絮凝体。
污水沉淀反应可以简单理解为水中溶解物质（多为离子型物质）转化为不溶性颗粒状的过程。絮凝是微小的不溶性固体相互黏结成较大形状的过程，因此絮凝不是相转移过程。絮凝用于提高沉淀池的沉淀效果，而沉淀用于去除污水中的可溶性磷。
2、除磷剂的选择
为了生成不溶性磷酸盐化合物，化学除磷所用的药剂主要是金属盐剂和氢氧化钙。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，也有用氢氧化钙作为沉淀剂，反应生成不溶于水的磷酸钙。
铝盐除磷方程式：
Al2(SO4)3+6H2O----2Al(OH)3+3SO42-+6CO2
Al2(SO4)3+2PO4----+3SO42-
在pH值为6.0-6.5时，每添加1mol磷应添加1.5-3.0mol铝。如果水呈碱性，应先降低pH值再添加铝，以减少Al(OH)3沉淀。
铁盐除磷方程式：
Fe2(SO4)3+3HCO3----Fe(OH)3+2SO42-+3CO2
Fe3++PO43----FePO4↓pH=5～5.5
每1mol磷需加入1.5-3mol铁（Fe3+），pH值为5.0。
对于含磷量5mg/l左右的二级处理水，投加100～200mg/l的氯化铁（FeCl3.6H2O），磷的去除率可达到90%以上。
金属氢氧化物会形成大的絮凝体，有利于沉淀产物的絮凝，同时也会吸附胶体物质和细小悬浮颗粒。需要注意的是，以化学除磷为目的的化学沉淀反应中有机物的沉淀去除是次要的，而分离过程中絮体中有机胶体和悬浮物的凝聚才是决定性的过程。
沉淀效果受pH值影响，金属磷酸盐的溶解度也受pH值影响。对于铁盐，pH值范围为5.0-5.5，对于铝盐，pH值范围为6.0-7.0，因为在上述pH值范围内，FePO4或AIPO4的溶解度最低。此外，使用金属盐药剂也会给污水、污泥处理带来益处，如降低污泥的污泥指数，有利于沼气脱硫等。
由于加入金属盐药剂会增加污水处理厂出水中Cl-或SO2-4离子的含量，所以如果沉淀药剂溶液中还含有酸的话要特别注意。
金属盐的加入会降低废水的碱度，对净化产生不利影响。在同步沉淀工艺中使用硫酸铁时，必须考虑对硝化反应的影响。
另外，若将污水处理厂污泥用于农业，在使用金属盐药剂除磷时必须考虑铝或铁负荷对农业的影响。
石灰除磷方程式：
5Ca2++4OH-+----Ca5OH(PO4)3+3H2O
为了达到90%以上的磷去除率，需将pH值调节到10.5-11.0以上，Ca/P重量比在2.2:1以上。
在沉淀过程中，对难溶性磷酸钙的生成起主要作用的不是Ca2+而是OH-离子，因为随着pH值的升高，磷酸钙的溶解度降低。Ca(OH)2除磷所需的pH值在8.5以上。
但在pH值8.5～10.5范围内，除了磷酸钙沉淀外，还会产生碳酸钙，造成池壁或渠道、管壁结垢。磷酸钙沉淀与钙的反应不仅受pH值影响，还受碳酸氢盐浓度（碱度）影响。在一定的pH条件下，钙的加入量与碱度成正比。
对于软性或中硬性污水，采用钙沉淀时，达到要求的pH值所需的钙用量很少，相反，缓冲能力强的污水，则需要较大的钙用量。
3.除磷剂加入点的选择
根据脱磷剂加入位置的不同，化学脱磷可分为：预脱磷、同步脱磷和后脱磷。
预除磷工艺的特点是将除磷剂投加于沉砂池、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）在初沉池中沉降分离。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，更适合现有污水处理厂的改造，该工艺步骤既能去除磷，又能减轻生物处理设施的负荷。常用的化学药剂主要有石灰、金属盐药剂等。预除磷后，残余磷酸盐含量控制在1.5-2.5mg/L，完全可以满足后续生物处理的除磷需求。
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%。该工艺是在曝气池出水或二沉池进水中投加化学药剂，有些情况下也在曝气池进水或回流污泥通道（管）中投加化学药剂。
对于活性污泥法、生物转盘法已确定可采用同步化学除磷法，但对于生物滤池法，是否可以在二沉池进水中投加药剂还值得探讨。
后置除磷是将絮凝物沉淀、絮凝分离等工序在与生物处理分开的设备中进行，所以又称两级工艺。一般在二沉池后设混合槽，加入化学药剂，在其后设絮凝池和沉淀池（或气浮池）。
对于要求不太严格的受纳水体，可以在后置除磷工艺中使用石灰乳液，但必须控制出水的pH值，例如采用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，因此运行成本更高。
4、除磷剂投加量计算
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。在最佳条件下（投加量合适、混合及絮凝物形成条件良好），β=1；在非最佳条件下，β=2至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)=/
5、除磷剂对污水处理的影响
1、除磷剂对污水处理厂出水中金属含量的影响
污水处理厂出水中金属及化学物质的含量主要取决于悬浮物的分离效果，当然药剂的投加量、β值、pH值、污水碱度及投加技术等对其也有影响。
污水处理厂出水中的铁和铝一般以不溶性磷酸盐和氢氧化物的形式存在，呈悬浮状态。
在正常投加药剂（如β=1.5，同时沉淀）、中性pH值及足够好的二沉池或沉淀池条件下，铝、铁含量一般不超过1.0mg/l，虽然污水处理厂进水中铁含量常常超过1.0mg/l，但絮凝滤池出水中铁或铝含量一般都在0.5mg/l以下。
2、除磷剂对出水含盐量的影响
采用金属试剂沉磷必然导致污水处理厂出水中盐分（Cl-或SO42-含量）的增加，其增加量可通过计算确定：
例如例1中添加AlCl3，由于1kgAl对应3.9（3×35.5/27=3.94）kgCl-，因此Cl-的增加量为：
130×3.94=-/d
折算浓度为：513kg/d×1000//d=51.3mg/l
例2中添加了FeSO4，由于1kg Fe对应1.7（（32+4×16）/56=1.71）kg SO42-，因此SO24-的增加量为：
270×1.7=461.-/天
折算浓度为：461.7kg/d×1000//d=46.2mg/l
含有少量工业废水的市政污水处理厂正常出水Cl-<100mg/l、SO24-<200mg/l，即使用金属药剂后出水中Cl-含盐量增加50%，SO42-含盐量增加25%。当受纳水体有严格要求时，应对含盐量进行验证。
由于碳酸氢盐被去除而磷酸盐被沉淀，因此流出物中的总盐含量（电导率）几乎保持不变。
3、除磷剂对碱度的影响
水的碱度是指使一升水达到某一pH值所需的HCI量。碱度也指对酸的缓冲能力。污水处理厂进水的碱度与其盆地中饮用水的碱度和铵产生的碱度相对应。在磷酸盐沉淀过程中，只要铁或铝离子进入水溶液，就会形成六水合物复合物；一般形式为Me(H2O)3+6（Me：金属）。这种复合物可以像酸一样进一步水解：
Me(H2O)63+→3H++Me(OH)3+3H2O
此反应与溶液的pH值有关，会降低水的碱度。由于氢氧化物以不溶性络合物形式沉淀，不会提高废水的碱度，所以对于金属氢氧化物的沉淀必须估算酸当量，对于金属磷酸盐的沉淀也是如此。在同时沉淀的同时分离磷酸盐只能稍微提高废水的碱度。
4、除磷剂对剩余污泥产量的影响
前文提到，污水中可溶性磷去除会产生污泥，不同工艺的污泥去除位置不同，对于同步沉淀，则以剩余污泥形式排出设施。剩余污泥产量是污泥处理设计和运行的重要参数。当采用同步沉淀化学除磷时，单位污泥产量由BOD5去除产生的剩余污泥和同步沉淀除磷产生的沉淀物组成。
对于同步沉淀化学除磷，产生的污泥量取决于沉淀剂的种类和加入的金属离子与要沉淀的磷的摩尔比，当β=1.5时，加入1kgFe产生2.5kg干物质，或加入1kgAl产生4kg干物质。
5、除磷剂对硝化反应的影响
使用硫酸铁同步沉淀时，对硝化反应有抑制作用，此时建议增加10%泥龄，使用氯化铁对硝化反应无影响。表4给出了各种沉淀工艺对硝化反应的影响系数，该影响系数是指特定工艺条件下的泥龄与常规工艺条件下（不进行除磷，硝化反应能力相同）的泥龄之比。
由于预沉淀时也会有未溶解的碳化合物析出，无法为氮氧化过程稳定所需的反硝化反应提供足够的碳化合物，因此预沉淀也会对脱氮产生负面影响。一个常见的问题是，一次沉淀已经去除了较多的碳化合物，而这对于预反硝化反应来说往往是不够的，而预沉淀则进一步加剧了这一矛盾。