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化学法除磷是通过投加化学药剂，使水中的磷酸盐与药剂反应生成不溶性沉淀物，从而实现磷的去除。以下是其核心内容的详细解析：
一、基本原理
利用金属离子（如 Al³?、Fe³?、Ca²?等）与磷酸根离子（PO?³?）结合，形成难溶性化合物，通过沉淀或过滤从水中分离。反应过程同时伴随混凝作用，强化固液分离效果。
二、常用药剂及反应机理
1. 铝盐类
- 药剂：硫酸铝（Al?(SO?)?）、聚合氯化铝（PAC）等。
- 反应式：\(\text{Al}^{3+} + \text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{AlPO}_4 \downarrow\)
- pH 条件：5.0~7.0（最佳范围，避免 Al (OH)?胶体干扰）。
2. 铁盐类
- 药剂：氯化铁（FeCl?）、硫酸铁（Fe?(SO?)?）、聚合硫酸铁（PFS）等。
- 反应式：\(\text{Fe}^{3+} + \text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{FePO}_4 \downarrow\) 同时，Fe²?在有氧条件下氧化为 Fe³?参与反应。
- pH 条件：4.0~9.0（范围较宽，适用性强）。
3. 钙盐类
- 药剂：氢氧化钙（Ca (OH)?，熟石灰）。
- 反应式：\(5\text{Ca}^{2+} + 3\text{PO}_4^{3-} + \text{OH}^- \rightarrow \text{Ca}_5(\text{OH})(\text{PO}_4)_3 \downarrow\)（羟基磷灰石，碱性条件下生成）
- pH 条件：>10.5（强碱性环境，需调节 pH）。
4. 辅助药剂
- 聚合电解质（如 PAM）：增强絮凝效果，减少药剂用量。
三、工艺关键因素
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pH 控制
- 直接影响沉淀物形态和溶解度（如钙盐需高 pH，铝盐、铁盐需中性偏酸性）。
- 需通过酸碱调节（如 H?SO?、NaOH）维持最佳反应条件。
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药剂投加量
- 通常需过量投加（金属离子：磷摩尔比约 1.5~3:1），确保磷酸根完全沉淀。
- 投加方式：可在预处理段、生化段或深度处理段投加，末端投加（如二沉池后）更常见。
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混合与沉淀
- 快速混合（1~3 分钟）促进反应，缓慢搅拌（20~30 分钟）形成絮体。
- 沉淀时间：1~2 小时，需保证固液分离效率。
四、优缺点对比
| 优点 |
缺点 |
| ① 去除效率高（可达 90% 以上），效果稳定 ② 操作简单，适应水质波动 ③ 可作为应急或深度处理手段 |
① 药剂成本较高，长期运行经济性低 ② 产生大量化学污泥（较生物法增加 30%~50%） ③ 可能引入金属离子残留（如 Al³?、Fe³?） ④ 需调节 pH，增加能耗 |
五、应用场景
- 污水处理厂提标改造：当生物除磷（如 A²/O 工艺）效果不足时，作为补充手段实现总磷达标（如地表水 Ⅳ 类标准，TP≤0.3 mg/L）。
- 工业废水处理：如磷肥、电镀、食品加工等行业，磷浓度高且波动大，优先采用化学法预处理。
- 应急除磷：应对突发磷污染事件（如河道、湖泊富营养化），快速降低水体磷含量。
六、注意事项
- 污泥处理：化学污泥含水率高、成分复杂（含金属盐），需与生物污泥分质处理，避免二次污染。
- 协同效应：常与生物法联合使用（如 “生物 + 化学” 除磷），降低药剂用量和成本。
- 水质影响：过量投加铁盐可能导致出水色度上升，铝盐可能增加水体铝含量，需控制残留浓度。
七、技术发展趋势
- 复合药剂：开发高效、低耗的复合型除磷剂（如铁铝复合盐），拓宽 pH 适用范围。
- 资源化利用：从化学污泥中回收磷（如羟基磷灰石作为肥料原料），实现 “以废治废”。
化学法除磷凭借高效、快速的特点，在磷污染控制中占据重要地位，但其应用需结合水质特性和成本效益，合理选择药剂和工艺参数，以实现经济与环境效益的平衡。
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