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化學(xué)法除磷是通過投加化學(xué)藥劑，使水中的磷酸鹽與藥劑反應(yīng)生成不溶性沉淀物，從而實現(xiàn)磷的去除。以下是其核心內(nèi)容的詳細解析：
一、基本原理
利用金屬離子（如 Al³?、Fe³?、Ca²?等）與磷酸根離子（PO?³?）結(jié)合，形成難溶性化合物，通過沉淀或過濾從水中分離。反應(yīng)過程同時伴隨混凝作用，強化固液分離效果。
二、常用藥劑及反應(yīng)機理
1. 鋁鹽類
- 藥劑：硫酸鋁（Al?(SO?)?）、聚合氯化鋁（PAC）等。
- 反應(yīng)式：\(\text{Al}^{3+} + \text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{AlPO}_4 \downarrow\)
- pH 條件：5.0~7.0（最佳范圍，避免 Al (OH)?膠體干擾）。
2. 鐵鹽類
- 藥劑：氯化鐵（FeCl?）、硫酸鐵（Fe?(SO?)?）、聚合硫酸鐵（PFS）等。
- 反應(yīng)式：\(\text{Fe}^{3+} + \text{PO}_4^{3-} \rightarrow \text{FePO}_4 \downarrow\) 同時，F(xiàn)e²?在有氧條件下氧化為 Fe³?參與反應(yīng)。
- pH 條件：4.0~9.0（范圍較寬，適用性強）。
3. 鈣鹽類
- 藥劑：氫氧化鈣（Ca (OH)?，熟石灰）。
- 反應(yīng)式：\(5\text{Ca}^{2+} + 3\text{PO}_4^{3-} + \text{OH}^- \rightarrow \text{Ca}_5(\text{OH})(\text{PO}_4)_3 \downarrow\)（羥基磷灰石，堿性條件下生成）
- pH 條件：>10.5（強堿性環(huán)境，需調(diào)節(jié) pH）。
4. 輔助藥劑
- 聚合電解質(zhì)（如 PAM）：增強絮凝效果，減少藥劑用量。
三、工藝關(guān)鍵因素
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pH 控制
- 直接影響沉淀物形態(tài)和溶解度（如鈣鹽需高 pH，鋁鹽、鐵鹽需中性偏酸性）。
- 需通過酸堿調(diào)節(jié)（如 H?SO?、NaOH）維持最佳反應(yīng)條件。
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藥劑投加量
- 通常需過量投加（金屬離子：磷摩爾比約 1.5~3:1），確保磷酸根完全沉淀。
- 投加方式：可在預(yù)處理段、生化段或深度處理段投加，末端投加（如二沉池后）更常見。
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混合與沉淀
- 快速混合（1~3 分鐘）促進反應(yīng)，緩慢攪拌（20~30 分鐘）形成絮體。
- 沉淀時間：1~2 小時，需保證固液分離效率。
四、優(yōu)缺點對比
| 優(yōu)點 |
缺點 |
| ① 去除效率高（可達 90% 以上），效果穩(wěn)定 ② 操作簡單，適應(yīng)水質(zhì)波動 ③ 可作為應(yīng)急或深度處理手段 |
① 藥劑成本較高，長期運行經(jīng)濟性低 ② 產(chǎn)生大量化學(xué)污泥（較生物法增加 30%~50%） ③ 可能引入金屬離子殘留（如 Al³?、Fe³?） ④ 需調(diào)節(jié) pH，增加能耗 |
五、應(yīng)用場景
- 污水處理廠提標改造：當生物除磷（如 A²/O 工藝）效果不足時，作為補充手段實現(xiàn)總磷達標（如地表水 Ⅳ 類標準，TP≤0.3 mg/L）。
- 工業(yè)廢水處理：如磷肥、電鍍、食品加工等行業(yè)，磷濃度高且波動大，優(yōu)先采用化學(xué)法預(yù)處理。
- 應(yīng)急除磷：應(yīng)對突發(fā)磷污染事件（如河道、湖泊富營養(yǎng)化），快速降低水體磷含量。
六、注意事項
- 污泥處理：化學(xué)污泥含水率高、成分復(fù)雜（含金屬鹽），需與生物污泥分質(zhì)處理，避免二次污染。
- 協(xié)同效應(yīng)：常與生物法聯(lián)合使用（如 “生物 + 化學(xué)” 除磷），降低藥劑用量和成本。
- 水質(zhì)影響：過量投加鐵鹽可能導(dǎo)致出水色度上升，鋁鹽可能增加水體鋁含量，需控制殘留濃度。
七、技術(shù)發(fā)展趨勢
- 復(fù)合藥劑：開發(fā)高效、低耗的復(fù)合型除磷劑（如鐵鋁復(fù)合鹽），拓寬 pH 適用范圍。
- 資源化利用：從化學(xué)污泥中回收磷（如羥基磷灰石作為肥料原料），實現(xiàn) “以廢治廢”。
化學(xué)法除磷憑借高效、快速的特點，在磷污染控制中占據(jù)重要地位，但其應(yīng)用需結(jié)合水質(zhì)特性和成本效益，合理選擇藥劑和工藝參數(shù)，以實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境效益的平衡。
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