污水處理中化學除磷藥劑的應用
伴隨我國經濟與工業生產效率的大幅度提升，生活與工業污水的排放量比較以往更多，并且污水含磷化合物濃度更高，不但對地方水體微生物環境造成了極大傷害，同時富營養化水體更極易影響現代城市用水安全，使水資源管理質量難以得到有效落實。因此，化學除磷藥劑的應用更具有深入研究的意義。
1、污水除磷工藝分類及特點概述
污水除磷工藝主要可分為生物除磷與化學除磷兩種形式，其中生物除磷雖然無需投放任何藥劑，使得成本消耗與污泥產量有效縮減，而且化學污染概率得以降低，但對于廢水組分的過度依賴卻限制了生物除磷工藝的效果，使得除磷穩定性與靈活性明顯不足，如此極易造成污水二次污染，難以滿足我國污水排放標準。而化學除磷工藝則實用性較廣泛，且效果極為明顯，因此此類工藝是我國當前污水處理主要采用的方法。
2、化學除磷藥劑的反應特性分析
根據以往化學處理藥劑使用資料可知，污水處理基于酸堿度與含磷化合物的影響，多數選擇金屬鹽類藥劑進行反應，以便含磷化合物被有效置換，變成沉淀物使其與水資源隔離，同時更能夠適當調節水體pH值，使水資源質量得以保障。而絮凝體則能夠將沉淀與水體分離開，降低沉淀的含磷化合物與置換金屬隨水流進入外界環境的概率，以此達到化學除磷的基本目的。并且在分析化學除磷藥劑反應特性過程中，可分為以下以下幾個步驟：
首先，化學藥劑投入污水資源內的過程中，會同時發生沉析與凝聚反應，使化學藥劑粒子在短時間內進行反應，使含磷化合物與金屬粒子迅速被析出并凝聚為大粒子。其次，在絮凝過程中，能夠結合水質環境化為絮體結構，對大粒子進行阻攔，以避免摻雜在污水中被排放至外界生態環境。最后，在借由含磷化合物與金屬元素質量性特點，能夠實現固液分離的要求，使污染物堆積在坑槽內，以便污水排放后，污染物能夠被更有效的單獨清理。
3、化學除磷藥劑在污水處理中的應用
3.1 鋁鹽化學除磷藥劑
(1)三價鋁離子與污水中的磷酸根發生沉淀反應，生成沉淀化合物AlPO4。
(2)三價鋁離子發生水解反應，生成具有較高的正電荷和較大的比表面積的單核羥基絡合物A1(OH)2+，A1(OH)21+和多核羥基絡合物AI(OH)m(3n-m)+(n>1，m≤3n)，然后，多核羥基絡合物之間發生范德華力、吸附架橋和網捕等作用獲得較好的沉淀效果，從而實現化學除磷。Al3+水解反應和金屬磷酸鹽的溶解性均受到pH的影響，同時金屬離子也會與OH-發生反應，從而與PO43+形成競爭反應不利于除磷，由此可見，鋁鹽化學除磷過程中控制合適的pH是非常重要的。鋁鹽除磷理想的pH=5.8～6.9。另外，在鋁鹽化學除磷藥劑使用過程中，污水極易對化學藥劑進行分解，使得排放水體內鋁鹽含量嚴重超標，不但無法解決污染性問題，同時極易導致水體微生物體系大范圍中毒，因此在鋁鹽藥劑使用過程中，需要根據污水狀況控制適當的投入量，才能降低對水質的影響。
3.2 鐵鹽化學除磷藥劑
鐵鹽除磷藥劑主要有硫酸亞鐵、氯化硫酸鐵、氯化鐵及聚合氯化鐵等。鐵鹽與鋁鹽除磷反應機理類似，之外還會發生強烈水解并同時發生各種聚合反應吸附水中的磷。Fe2+除磷效率與pH相關，但有關Fe2+除磷最佳pH存在爭議：有人認為pH=8時，Fe2+除磷效果最好，但王文超等認為pH=7.5～8.5時不易生成沉淀，從而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要較高pH值，而污水廠處理中pH值往往低于7.5，另外，在水中Fe(3PO4)2沒有FePO4穩定，這些都限制了二價鐵鹽在廢水除磷中的應用，實際過程中可利用好氧池曝氣的特點將Fe2+氧化成Fe3+來提高化學除磷效率。鐵鹽與磷酸鹽反應形成沉淀物相對于鋁鹽更加穩定，而具有沉降速度快的優點，因此實際應用比較多，但是具有出水濁度與色度高、對出水pH影響大、運輸和貯存麻煩、對設備腐蝕大等缺點，同時鐵也是刺激藻類生長和引發湖泊水華的一個重要因素，這些缺點限制其使用范圍。
另外，因為鐵鹽除磷藥劑需要較高的pH反應環境，所以在尚未具備此類pH的污水中，若使用了鐵鹽除磷藥劑便極易造成藥物陳建，并且可能與池壁及管道材料反應，產生鐵銹等反應物，不但對污水管理系統造成的損傷，同時結垢狀況可能造成曝氣管堵塞，使污水處理系統無法正常運行。所以，近些年鐵鹽處理藥劑在城市污水處理系統中應用較少。
3.3 復合新型除磷藥劑
復合新型除磷藥劑主要有聚氯化鋁鐵、聚氯化鋁、聚氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚亞鐵、聚氯硫酸鐵、聚合硫酸氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵以及改性硅藻土等。這些新型除磷藥劑基本上都有良好的電荷中和與吸附架橋功能，凝聚性能良好，絮凝體生成迅速，密集度高且質量大，沉降性能優越，沉降的污泥脫水性能好，無二次污染，適用水體pH值范圍廣，具有較強的去除效果，而且藥劑生產工藝簡單，原料易得，生產成本低。其中PAFC在污水廠中應用的比較多，原因在于PAFC結合了鋁鹽和鐵鹽的雙重優點，化學反應速度快、形成絮體大且重、沉降快和過濾性好等優點。因此，PAFC既能克服鋁鹽絮體生成慢、絮體輕、沉降慢的不足，同時又能克服鐵鹽除磷的出水渾濁、色度高的缺點。
另外，改性硅藻土是基于現代污水處理經濟性要求提供的新型除磷藥劑，其材料主要由石灰、硅藻土和聚合氯化鋁材料構成。期間，借助聚合氯化鋁絮凝反應特點，能夠結合石灰材料將PO43+反應生成A1PO4與Ca5(PO4)3OH等無害的沉淀物，使除磷藥劑的使用質量與潔凈程度顯著提升。與此同時，硅藻土憑借大分子特性，更具備吸附、過濾、沉淀與混凝等特點，能夠充分解除污水內的含磷化合物，使除磷效果更加穩定，其污水的酸堿度變化較小。
借助上文分析可知，復合除磷藥劑的適用性更廣，并且除磷效果更好，在實際使用過程中，能夠有效避免對污水內部微生物系統造成影響，使水資源循環與可持續利用成為可能，由此解決了水源污染等問題對生態環境的損害。
4、結束語
化學除磷藥劑在環境污水處理中的有效應用，不但能夠通過金屬鹽藥劑在短時間內置換出含磷化合物，使污染物與水體固液分離，以此保障大范圍污水的處理質量，同時憑借絮凝作用，更便于阻攔化合物分析，避免在水體排放時伴隨水流進入外界環境。故而，在論述環境污水處理中化學除磷藥劑的應用期間，必須明確化學除磷藥劑的反應過程與相應原理，才能為后續污水處理工作提供良好保障
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