化学沉淀除磷：原理、步骤及工艺流程

化学沉淀除磷：原理、步骤及工艺流程

化学沉淀除磷是较早、应用较为广泛的除磷方法。化学除磷是通过投加化学药剂将污水中的磷转化为不溶性磷酸盐沉淀，再经固液分离转移到污泥中。该方法主要通过调节pH值、控制金属离子与磷的浓度比，达到形成稳定的不溶性金属磷酸盐的目的。其中，磷的化学沉淀分为沉淀反应、混凝、絮凝、固液分离4个步骤。根据工艺流程中药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺有预沉淀、协同沉淀、后沉淀3种类型。

1.化学除磷原理

在化学沉淀中，一般认为磷酸盐沉淀是配体参与竞争的电中和沉淀，即通过PO43-与金属盐离子的化学沉淀而去除。能有效除磷的金属离子包括：钙、铁、铝、镁等。常用的三类金属沉淀剂为铁盐、铝盐、石灰。其反应方程式总结如下：

M3++PO43-→MPO4↓(M：Fe、Al)

M3++3HCO3-→M(OH)3↓+3CO2

铝盐除磷原理是当铝盐分散于水中时，一方面Al3+与PO43-发生反应生成磷酸铝沉淀；另一方面Al3+水解生成Al(OH)2+、Al(OH)2+、AlO2-等单核配合物。单核配合物进一步经碰撞凝聚形成一系列多核配合物Aln(OH)m(3n-m)+(n>1，m≤3n)。这些铝多核配合物往往带有较高的正电荷和比表面积，能快速吸附水中带负电荷的杂质，中和胶体电荷，压缩双电层，降低胶体电位，促使胶体和悬浮物快速脱稳、凝聚沉淀，表现出良好的除磷效果。其中pH是影响铝盐除磷效果的主要因素。从沉淀的溶解度来看，理想的pH值为6。

对于铁盐而言，当加入Fe2+从水中除磷形成磷酸盐沉淀时，会发生下列伴随反应，反应产物有絮凝作用：生成磷酸铁[Fe(PO4)x(OH)3-x]沉淀；磷酸盐吸附在某些胶体氧化物或氢氧化物的表面；在多核的氢氧化铁（III）悬浮液作用下，生成不溶于水的金属聚合物。上述过程的聚合作用可降低水中的磷酸盐浓度。磷酸盐沉淀中化学药剂的水解产物可与磷酸盐发生化学吸附和络合反应，形成络合物一起沉淀下来。

2.化学除磷的特点

化学除磷本质上是一种物理化学过程，其优点是处理效果稳定可靠、操作简单、灵活性强，污泥在处理处置过程中不会再次释放磷，抗冲击负荷能力强。缺点是化学除磷会产生大量含水化学污泥，处理难度大，另外药剂成本较高，且由此造成的残留金属离子浓度也较高，出水色度升高。