1 简介
磷是造成水体富营养化的主要原因之一，废水除磷是防治水体富营养化的有效途径。废水除磷技术主要分为化学法和生物法两大类。化学除磷因其成本低、操作简单、效果可靠、不易受废水水质影响等优点而被广泛应用。
化学除磷主要是通过向废水中添加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀，再通过固液分离去除废水中的磷。目前实际废水处理中使用较多的除磷剂有铁基絮凝剂（包括亚铁盐、铁盐和聚合铁盐等）、铝基絮凝剂（聚合氯化铝（PAC））和铁铝混合絮凝剂（聚合氯化铝铁（PAEC））。 本文在前期研究和实际应用的基础上，试验研究了不同铁磷比（摩尔比）和铝磷比（摩尔比）的亚铁盐、铁盐、聚合铁盐和聚合氯化铝（PAC）对初始磷浓度为1 mg/L（《城镇污水排放标准（-2002）》一级B标准）模拟废水的去除效果，获得了可达到出水磷浓度0.5 mg/L（《城镇污水排放标准（-2002）》一级A标准）的最佳药剂投加量。
1.实验原理[3]
1.1 铁盐除磷实验原理
铁盐除磷机理主要是以混凝为主，即吸附、絮凝、沉淀的过程。其反应过程为：铁盐溶于水后，Fe3+一方面与磷酸盐生成不溶性盐，另一方面经溶解吸水发生强烈水解，并在水解过程中发生各种聚合反应，生长出具有较长线状结构的多核羟基配合物，如Fe等。这些含铁羟基配合物能有效降低或消除水中胶体的zeta电位，通过电中和、吸附架桥、絮凝剂扫除等作用使胶体凝聚，再经沉淀分离除磷。
1.2 铝盐除磷实验原理
铝盐除磷机理与铁盐相同，主要是以混凝为主，即吸附、絮凝、沉淀的过程。铝盐（常用的铝盐有聚合铝（PAC）、硫酸铝（Al2(SO4)3）、氯化铝（AlCl3）等）在废水中水解生成Al(OH)3等氢氧化物，氢氧化物与水中可溶性磷酸盐发生反应，生成不溶性磷酸盐沉淀。然后通过污泥提取将废水与污泥分离，达到除磷的目的。
所以铁盐、铝盐除磷的实验原理基本相同，都是在污水中加入无机金属盐试剂，通过化学沉淀、化学絮凝等作用与污水中的可溶性磷酸盐发生反应，生成不溶性物质，最终通过沉淀去除达到除磷的目的。
2.实验方法
2.1 含磷废水的制备
用磷酸二氢钾（）和去离子水配制模拟废水，配制成浓度为5.0 g/L（以P计）的浓缩液250 ml，实验时稀释至1.0 mg/L（以P计）。
2.2 确定铁磷比和铝磷比
根据文献综述结果，确定各药物剂量如下（表1）：
2.3 铁盐、铝盐精矿的制备
用 FeSO4·7H2O 和去离子水配制浓度为 5.6 g/L（以 Fe(II) 计）的亚铁盐浓缩液 250 ml，试验时再稀释至 56 mg/L（以 Fe(II) 计）；用 Fe2(SO4)3 和去离子水配制浓度为 5.6 g/L（以 Fe(III) 计）的三价铁盐浓缩液 1000 ml，试验时再稀释至 56 mg/L（以 Fe(III) 计）；用聚合硫酸铁和去离子水配制浓度为 5.6 g/L（以 Fe(III) 计）的聚合铁盐浓缩液 1000 ml，试验时再稀释至 56 mg/L（以 Fe(III) 计）； 用PAC和去离子水配制浓度为2.7g/L(以Al(III)计)的聚合铝盐浓缩液250ml，实验时进一步稀释至27mg/L(以Al(III)计)。
2.4 实验材料
实验材料如表3所示。
2.5 实验步骤
取150 ml稀释至规定浓度的模拟废水于250 ml烧杯中，按照不同的摩尔比加入一定量的除磷剂；快速搅拌1 min，慢速搅拌15 min，静置30 min，取上清液过0.45 μm滤膜，测定磷含量。
3.实验结果
加入不同摩尔比除磷剂后溶液中的磷浓度及去除率如图1、图2所示。
图 1. 磷浓度
4. 结论与分析
由图1、图2可知，亚铁盐对含磷废水的去除率随着铁磷比的提高而提高，当铁磷比高于1.0时，二者趋于相似，但总磷含量未能去除到0.5mg/L以下，不能满足一级A标准的出水要求。三价铁盐对含磷废水的处理效果明显优于亚铁盐，在铁磷比（摩尔比）为1.5左右时，就能将废水中的磷浓度处理到0.5mg/L以下，满足一级A标准的要求。
图2. 磷去除率
虽然去除率随摩尔比的增加呈现上升趋势，但从经济角度考虑，建议采用铁磷比为
(摩尔比)1.5作为实际工程中的投加量，聚合硫酸铁对含磷废水的去除效果也随着铁磷比的提高而提高。
且当铁磷比(摩尔比)为1.5左右时,出水中总磷浓度可低于0.5mg/L。聚合铝对磷的去除效果随铝磷比的提高而提高,当铝磷比为1.3左右时,可将磷浓度处理至0.5mg/L以下,最高去除率可达90%左右。综上所述,为保证出水中总磷浓度低于0.5mg/L,以铁(铝)磷比1.5为投加量时,聚合铝对低浓度含磷废水(1mg/L)的去除率最高,铁盐与聚合铁盐的去除率相近。
目前三盐市场价格为硫酸亚铁1600元/吨、聚合硫酸铁1050元/吨、聚合铝1000元/吨。处理1吨总磷三盐消耗量为硫酸亚铁9.67吨、聚合硫酸铁13.55吨、聚合铝2.47吨。因此，用三盐处理1吨总磷的成本为硫酸亚铁15000元、聚合硫酸铁14200元、聚合铝2500元。因此，采用铝磷比为1.5的聚合铝（PAC）是最经济实用的。