污水处理中化学除磷药剂的应用
随着我国经济、工业生产效率的大幅提高，生活、工业污水排放量较以前增多，污水中磷酸盐浓度较高，不仅对局部水体的微生物环境造成很大破坏，而且富营养化的水体更容易影响现代城市用水安全，使水资源质量保障难以有效落实。因此，化学除磷剂的应用更具有深入研究的意义。
1.废水除磷工艺分类及特点概述
污水除磷工艺主要分为生物除磷和化学除磷两种形式。生物除磷虽然不需要任何化学品，有效减少了成本消耗和污泥产量，降低了化学污染的概率，但是对废水成分的过分依赖限制了生物除磷的效果，使除磷稳定性和灵活性明显不足，易造成污水的二次污染，难以达到我国污水排放标准。而化学除磷工艺适用性更加广泛，效果也非常明显，因此该类工艺是目前我国污水处理中采用的主要方法。
2 化学除磷剂反应特性分析
从以往化学处理剂的使用资料看，废水处理以pH值和磷化合物的影响为主要考虑因素，大多选择金属盐类药剂进行反应，使磷化合物被有效置换为沉淀物，与水资源隔离，同时适当调节水体的pH值，保证水资源的质量。絮凝剂可以将沉淀物与水体分离，降低沉淀的磷化合物和置换金属随水流进入外界环境的概率，达到化学除磷的基本目的。在分析化学除磷剂的反应特性过程中，可分为以下步骤：
首先，当将化学药剂投入污水资源中，会同时发生沉淀和混凝反应，使化学药剂粒子在短时间内发生反应，使含磷化合物和金属粒子迅速沉淀并凝结成大颗粒。其次，在絮凝过程中，可以与水质环境相结合，形成絮体结构，对大颗粒进行阻隔，防止其混入污水中排入外部生态环境。最后，利用含磷化合物和金属元素的品质特性，达到固液分离的要求，将污染物聚集在坑内，使污水排放后，能够更有效、更分离地对污染物进行清理。
3、化学除磷剂在污水处理中的应用
3.1铝盐化学除磷剂
（1）三价铝离子与污水中的磷酸盐发生反应，生成沉淀化合物A1PO4。
（2）三价铝离子发生水解反应，生成带较高正电荷、比表面积较大的单核羟基配合物A1(OH)2+、A1(OH)21+和多核羟基配合物AI(OH)m(3n-m)+（n＞1，m≤3n）。然后多核羟基配合物之间发生范德华力、吸附架桥和净捕获作用，获得较好的沉淀效果，从而达到化学除磷的目的。AI3+的水解反应和金属磷酸盐的溶解度均受pH的影响，同时金属离子还会与OH-发生反应，从而与PO43+形成竞争反应，不利于除磷。由此可见，在铝盐化学除磷过程中控制合适的pH非常重要，铝盐除磷的理想pH为5.8～6.9。另外，铝盐化学除磷药剂使用过程中，污水很容易将化学药剂分解，造成排放水中铝盐含量严重超标。不仅不能解决污染问题，还容易引起水体微生物系统大面积中毒。因此，铝盐药剂使用过程中，要根据污水情况，控制合适的投入量，减少对水质的影响。
3.2铁盐化学除磷剂
铁盐除磷剂主要有硫酸铁、硫酸铁、三氯化铁和聚合氯化铁等。铁盐的除磷反应机理与铝盐相似，另外它们还会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+除磷存在争议：有人认为在pH=8时，Fe2+有很好的除磷效果，但王文超等人认为在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，而污水处理厂中pH值往往低于7.5。另外，Fe(3PO4)2在水中不如FePO4稳定。这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用。在实际过程中，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物比铝盐稳定，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、色度高，对出水pH影响大，运输和储存不方便，对设备腐蚀大等缺点。同时，铁也是刺激藻类生长，造成湖水水华的重要因素。这些缺点限制了它的使用范围。
另外，由于铁盐除磷剂需要较高的pH反应环境，如果在尚不具备此pH值的污水中使用铁盐除磷剂，极易造成药物累积，并可能与池壁、管道材质发生反应，生成铁锈等反应物，不仅对污水管理系统造成损害，而且结垢还会造成曝气管道堵塞，使污水处理系统无法正常运行。因此，近年来铁盐处理剂在城镇污水处理系统中应用较少。
3.3 新型复合除磷剂
新型复合除磷剂主要有聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸亚铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化硫酸铁、聚合硫酸铝铁硫酸盐、聚合硫酸铝铁及改性硅藻土等。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值范围广，去除效果强，而且该药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低。其中，PAFC在污水处理厂得到广泛应用，因为PAFC兼具铝盐和铁盐的双重优点，具有化学反应速度快，絮凝体大而重，沉降速度快，过滤性好等优点。因此PAFC不仅能克服铝盐絮凝体形成速度慢、絮体轻、沉淀速度慢的缺点，而且能克服铁盐除磷出水浑浊、色度高的缺点。
此外，改性硅藻土是根据现代污水处理的经济性要求而研制的一种新型除磷剂，其材料主要由石灰、硅藻土和聚合氯化铝组成。在这期间借助聚合氯化铝的絮凝反应特性，PO43+可以与石灰材料结合发生反应，生成A1PO4、Ca5(PO4)3OH等无害沉淀物，显著提高除磷剂的使用质量和洁净度。同时，硅藻土利用其大分子特性，具有吸附、过滤、沉淀、混凝等特性，可以与污水中的磷化合物充分接触，使除磷效果更加稳定，污水的pH值变化较少。
复合除磷剂的适用范围更广，除磷效果更佳，在实际使用中可以有效避免对污水内部微生物系统产生影响，使水资源的循环利用和可持续利用成为可能，从而解决水源污染等问题对生态环境造成的破坏。
4. 结论
化学除磷剂在环保污水处理中的有效应用，不仅可以通过金属盐药剂在短时间内置换出含磷化合物，将污染物从水体固液中分离出来，一次性保证大范围污水的处理质量，而且可以依靠絮凝作用更容易地阻断化合物的析出，避免在水体排放时随水流进入外界环境。因此，在探讨化学除磷剂在环保污水处理中的应用时，必须明确化学除磷剂的反应过程及相应的原理，以便为后续的污水处理工作提供良好的保障。