摘要：随着工业化程度的不断提高，一般污水仅仅采用单纯的生物除磷，特别目前普遍采用的单级生物脱氮与除磷相结合的工艺，难以满足目前国家污水排放标准的要求。本文阐述了化学药剂除磷在污水处理中应用的必要性及其工作原理，对化学药剂除磷在污水处理中的应用进行了探讨分析。
关键词：化学药剂除磷；污水处理；应用；必要性；工作原理；
目前生活与工业污水的排放量比较以往更多，并且污水含磷化合物浓度更高，不但对地方水体微生物环境造成了极大伤害，同时极易影响城市用水安全，因此需要合理应用化学药剂除磷。污水除磷工艺主要可分为生物除磷与化学除磷等形式，其中生物除磷虽然无需投放任何药剂，使得成本消耗与污泥产量有效缩减，而且化学污染概率得以降低，但对于废水组分的过度依赖却限制了生物除磷工艺的效果，使得除磷稳定性与灵活性明显不足，如此极易造成污水二次污染。而化学除磷工艺则实用性较广泛，且效果极为明显，并且是我国当前污水处理的主要方法。
一、化学药剂除磷在污水处理中应用的必要性
当前污水除磷脱氮工艺中的除磷技术主要分为生物除磷和化学除磷两大类。与化学法除磷相比，尽管生物法具有无需投加药剂、运行费用低、污泥产量小的优点。但在实际运行过程中，生物除磷技术也存在诸多缺点，比如对废水组分的过度依赖，稳定性和灵活性较差，并且污泥处理工艺中存在磷的释放造成二次污染，这导致了生物出水很难达到国家污水排放标准的要求，因此需要增加化学药剂除磷。
二、化学药剂除磷的工作原理
化学药剂除磷的工作原理是在污水中投加金属盐类等，药剂除磷形成不可溶性的磷酸盐或多聚磷酸盐沉淀产物，然后再通过沉淀分离或过滤分离等方法从污水中去除磷酸盐。药剂投加后，首先，金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物；然后，在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体；最后，絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法将水体分开，得到净化的废水和化学污泥，从而实现化学除磷的目的。因此化学除磷过程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分离四个步骤，其本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程。在这个过程中沉析和凝聚反应发生的非常快，被认为是同时发生的，凝聚时形成的主粒子，在絮凝过程中相互结合形成更大的粒子——絮体，以利于沉淀或者固液分离，由上述分析 可知，化学除磷效率与沉析和絮凝过程直接相关，沉析、凝聚与磷酸盐化合物种类与化学药剂除磷的种类及pH等因素有关，絮凝过程与除磷工艺形式有关，因此，要提高化学除磷效率必须从化学药剂除磷的种类、反应环境的pH及除磷工艺等因素考虑。
三、化学药剂除磷在污水处理中的应用分析
1、铁盐化学药剂除磷在污水处理中的应用分析。铁盐药剂除磷主要有硫酸亚铁、氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似，之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关，但有关Fe2+除磷最佳pH存在争议：有人认为 pH=8时，Fe2+除磷效果最好，但王文超等认为pH=7.5～8.5时不易生成沉淀，从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高pH值，而污水厂处理中pH值往往低于7.5，另外，在水中Fe3（PO4）2没有FePO4稳定，这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用，实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2+氧化成Fe3+来提高化学除磷效率。
铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定，而具有沉降速度快的优点，因此实际应用比较多，但是具有出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点，同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的重要因素，这些缺点限制其使用范围。另外，因为铁盐药剂除磷需要较高的pH反应环境，所以在尚未具备此类pH的污水中，若使用了铁盐药剂除磷便极易造成药物陈建，并且可能与池壁及管道材料反应，产生铁锈等反应物，不但对污水管理系统造成的损伤，同时结垢状况可能造成曝气管堵塞，使污水处理系统无法正常运行。所以，近些年铁盐处理药剂在城市污水处理系统中应用较少。
2、铝盐化学药剂除磷在污水中的应用分析。（1）三价铝离子与污水中的磷酸根发生沉淀反应，生成沉淀化合物AlPO4。（2）三价铝离子发生水解反应，生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物A1（OH）2+，A1（OH）21+和多核羟基络合物AI（OH）m（3n-m）+（n>1，m≤3n），然后，多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果，从而实现化学除磷。Al3+水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH的影响，同时金属离子也会与OH-发生反应，从而与PO43+形成竞争反应不利于除磷，由此可见，铝盐化学除磷过程中控制合适的pH是非常重要的。铝盐除磷理想的pH=5.8～6.9。另外，在铝盐化学药剂除磷使用过程中，污水极易对化学药剂进行分解，使得排放水体内铝盐含量严重超标，不但无法解决污染性问题，同时极易导致水体微生物体系大范围中毒，因此在铝盐药剂使用过程中，需要根据污水状况控制适当的投入量，才能降低对水质的影响。
3、复合新型药剂除磷在污水处理中的应用分析。复合新型药剂除磷主要有聚氯化铝铁、聚氯化铝、聚氯化铁、聚合硫酸铁、聚亚铁、聚氯硫酸铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚合硫酸铝铁以及改性硅藻土等。这些新型药剂除磷基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能，凝聚性能良好，絮凝體生成迅速，密集度高且质量大，沉降性能优越，沉降的污泥脱水性能好，无二次污染，适用水体pH值范围广，具有较强的去除效果，而且药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低。其中PAFC在污水厂中应用的比较多，原因在于PAFC结合了铝盐和铁盐的双重优点，化学反应速度快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点。因此，PAFC既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足，同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点。另外，改性硅藻土是基于现代污水处理经济性要求提供的新型药剂除磷，其材料主要由石灰、硅藻土和聚合氯化铝材料构成。期间，借助聚合氯化铝絮凝反应特点，能够结合石灰材料将PO43+反应生成A1PO4与Ca5 （PO4）3OH等无害的沉淀物，使药剂除磷的使用质量与洁净程度显著提升。与此同时，硅藻土凭借大分子特性，更具备吸附、过滤、沉淀与混凝等特点，能够充分解除污水内的含磷化合物，使除磷效果更加稳定，其污水的酸碱度变化较小。复合药剂除磷的适用性更广，并且除磷效果更好，在实际使用过程中，能够有效避免对污水内部微生物系统造成影响，使水资源循环与可持续利用成为可能，由此解决了水源污染等问题对生态环境的损害。
结束语
综上所述，化学药剂除磷在环境污水处理中的有效应用，不但能够通过金属盐药剂在短时间内置换出含磷化合物，使污染物与水体固液分离，以此保障大范围污水的处理质量，同时凭借絮凝作用，更便于阻拦化合物分析，避免在水体排放时伴随水流进入外界环境，因此对环境污水处理中的化学药剂除磷应用进行分析具有重要意义。
参考文献
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