化学除磷在城市污水处理中的应用

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水科学与工程技术

２００８年第１期

化学除磷在城市污水处理中的应用

王文超，张华，张欣

（山东建筑大学市政与环境工程学院。济南２５０１０１）

摘要：阐述了城市污水处理中除磷的重要性和迫切性，而在普遍采用的生物除磷技术不能满足出水磷的排放标准时可考虑采用化学除磷技术。系统分析了化学除磷的原理、方法、工艺、研究进展及应用前景，并指出了现阶段化学除磷技术研究与发展的目标。关键词：城市污水处理；化学除磷；化学沉淀中图分类号：】【５２４

文献标识码：Ａ

文献编号：１６７２－９９００｛２（Ｘ｝８）０１－００１４－－０３

Ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

ＷＡＮＧＷｅｎ－ｃｈａｏ．ＺＨＡＮＧ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｅｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｉｎｓｔａｎｅｙｏｆ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｏｆｃｉｔｙ；ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌ；ｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ

随着人们生活水平的不断提高和工业生产的快速发展。大量含磷生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质的负荷，从而引起水体中藻类与水生植物异常繁殖，即水体的富营养化。研究表明。多数水体富营养化的限制因素是磷。因此控制水体中磷的浓度尤为重要。

目前。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、运行费用省、污泥产量小的优点。但在实际运行

定性和灵活性较差：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。因此需要增加化学除磷。

１化学除磷的原理

化学除磷是通过投加多价金属离子盐来产生微溶磷酸盐沉淀物完成的。磷的化学沉淀包括化学沉析、絮凝、固液分离３个过程。

化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水

过程中。生物除磷技术也存在着缺点——对废水组分的过度

依赖（主要取决于可获得的有机碳化合物的数量和质量）；稳

【收稿日期】２００７—１１－２８

【基金项目］山东省环境保护科技项目（２００６０３２）

【作者简介】王文超（１９８３一），男（汉族），山东省腺州市，硕士研究生。主要从事水处理技术研究，（Ｔｅｌ）１３７９１１３４８６３。

定在７０％和３５％左右。

，

［４】高艳玲，马达．污水生物处理新技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版

社．２００６．１３和１３９．

（２）曝气时间、沉淀时间是影响ＣＯＤｍＮＨ３一Ｎ、ＴＰ去除率的重要因素，对于改良ＳＢＲ工艺来说合理控制曝气时间、沉淀时间。既能保证污染物高效去除又能缩短运行周期和节省运行费用。

（３）在本试验运行方式下确定的ＳＢＲ最佳运行参数为：搅拌时间（进水时）４５ｍｉｎ，进气量０．５ｍＳ／ｈ，曝气时间５ｈ，搅拌

时问（曝气后）７５ｒａｉｎ。沉淀时间７５ｍｉｎ。参考文献：

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万方数据　

２００８年第１期王文超，张华，张欣：化学除磷在城市污水处理中的应用

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中溶解性的盐类．如磷酸盐混合后．形成颗粒状、非溶解性的５Ｃａ２＇４４０Ｉ－Ｉ－＋３ＨＰＯ：－－＋Ｃａｓ（ＯＨ）（ＰＯ＋）３ｌ＋３Ｈ２０

物质。这一过程涉及的是相转移过程。同时在一定的ｐＨ值条在沉析过程中。对于不溶解性磷酸钙的形成起主要作用的不件下，也会产生非溶解性的氢氧化物。

是Ｃ矿，而是ＯＨｌ岛子，因为随着ｐＨ值的提高，Ｃａ５（ＯＨ）（Ｐ０４）３而随着沉析物的增加，较小的非溶解性磷酸盐和氢氧化物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，在速度的溶解性降低，废水的除磷效果逐步提高。但在ｐＨ值为９．５到ｌＯ．５的范围内，除了会产生Ｃａ３（Ｐｏ．）：沉析外，还会产生梯度或扩散过程作用下互相接触生成絮凝体，这一过程即絮Ｃａｃ０，。这也是导致在池壁或渠、管壁上结垢的原因。生成的凝过程。同时在絮凝过程中部分磷酸盐被吸附在胶体状的氢氧化物表面上，随同胶体一起沉淀下来，提高除磷效率。最终ＣａＣＯ，可以作为增重剂，有助于沉淀而使污、废水澄清，但也絮凝体通过固液分离步骤与水体分开。得到净化的废水和固一使得除磷过程中所需要的石灰投加量主要取决于软化和脱碱液浓缩物（化学污泥），达到化学除磷的目的。

所消耗的石灰量。熊鸿斌等［６１利用钙法处理冰箱厂高浓度含

磷废水，结果表明。在进水Ｐｏ＝跨度为６吣ｏｍ班时，出水啊浓

２化学除磷的种类

度小于０．５ｍｇ／Ｌ。去除率达到９９．７％～９９．９％。

２．４钱盐除磷

２．１铝盐除磷

铝盐除磷的反应方程式：Ａ１～Ｈ，０“瞄ｈＡｌＰＯ＋＋ｎＨ＋

磷酸氨镁法是近几年国际上非常流行的废水除磷方法。磷酸氨镁法除磷的反应方程式：

ｖ

铝盐除磷过程：在理想ｐＨ条件下（５．８，－，６．９），当铝盐分散

ｇ：Ⅵｏ：＋ＮＨ４＋６Ｈ２０－－＋ＭｇＮＨ４Ｐ０４・６Ｈ２０

Ｌ

●

Ｍ

Ｊ，

于水体时，一方面Ａｌ地；Ｐｏ＝反应，另一方面Ａ１３．才（解成ＡＩ（ＯＨ）＋

该方法可以利用的镁源除了常见的镁盐及镁的氧化物和等单核络合物，并进一步通过碰撞缩合成一系列多核络合物氢氧化物外。卤水及海水等其他含镁物质都是廉价的镁源，并ＡＩ．（０Ｈ）ｍ（知’ｈ（ｎ＞１，ｍ，＜３ｎ），这些铝的多核络合物往往具有较且除磷效果不逊于镁盐。ｌｅｅ等１７］比较了３种镁源：卤水、无钙高的正电荷和比表面积，能够迅速吸附水中带负电荷的杂质，海水和氯化镁在废水脱氮、除磷中效果的差别。发现除了卤水中和胶体电荷，降低胶体誊电位，促进胶体脱稳、凝聚和沉淀，从而表现出良好的除磷效果…。进一步分析证明。铝盐起

的脱氮效果稍逊其他两种镁源外，三者除磷效果无明显差别，废水中磷的去除率可达７５％一８１％。

主要混凝作用的是ｍ廿（ｏＨ）：，而碱式氯化铝等溶液中就富含ｍ１３（ｏＨ）三等成分，故能与水体中的悬浮物和胶体等

３化学除磷工艺

迅速发生吸附架桥、卷扫及夹杂等作用，最终生成网状［ＡＩ（ＯＨ）３］。沉淀而达到净化水的目的。Ｊａｍｅｓ等【２１利用

在污水处理厂中．根据化学药剂在处理流程中投加点不Ａ１２（ＳＯ＋）３・１８Ｈ２０作为混凝剂处理平均四浓度为９．６ｍｇ／Ｌ

同。化学除磷工艺主要有４种：前置沉淀、协同沉淀、后置沉淀养殖废水，磷的去除率达到８９％，最终出水中磷的含量和接触过滤。．

为０．３ｍｒｄＬ。

３．１前置沉淀

２．２铁盐除磷

前置沉淀工艺的特点是将化学药剂投加在沉砂池中，用于废水除磷的铁盐有三价铁盐和亚铁盐两种形式。Ｆｅ＊

或者初次沉淀池的进水渠（管）中，再或者文丘里渠（利用涡１．

ｔ－

流）中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满和Ｐ咙的反应和铝盐十分相似：Ｆｅ～Ｐ０＝一ＦｅＰ０４Ｉ

足混合的需要。相应产生的沉析产物（大块状的絮凝体）在

Ｆｅ“和ＰＯＪ的反应方程式：３Ｆｅｂ＋２ＰＯ：一Ｆｅ３（Ｐ０４）２

ｌ

一次沉淀池中通过沉淀而被分离。常用的沉淀药剂主要是常用于污水化学除磷的铁盐包括ＦｅＣｌ３、ＦｅＣｌ２和Ｆｅ２（ＳＯ，）３。石灰和金属盐药剂，只是Ｆｅ２＋除外，因为Ｆｅ２＋可能不被完全这些都是可以在市场上大批量购买到的化工产品，钢铁工氧化而形成沉淀不好的颗粒。前置沉淀通常用于现有超负业的酸洗废液也是重要的Ｆｅｅｌ２和ＦｅＳＯ＋的来源，只要来源荷运转的污水处理厂改造。以降低生物处理段的负荷（约为稳定、纯度满足要求，就可通过以废治废，大幅度降低除磷３０％～５０％），从而降低能耗和生化污泥产量；还可去除有毒费用【，】。但是，Ｆｅ２＋在ｐＨ值为７．５～８．５的碱性条件下不易生物质，从而对敏感的生物段起到保护作用，并使水力停留时

成沉淀。这在一定程度上限制了二价铁盐在废水除磷中的间明显缩短。

．

应用。为了改善沉淀性能，常用曝气的方法将Ｆｅ２＋氧化为‘

３．２同步沉淀

Ｆｅ“，如亚铁盐在曝气生物滤池（ＢＡＦ）除磷中的应用【．】。王奄立立凸１等人研究结果表明．铁盐在投加量较低时，在适当的同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺，在国外约占所混凝搅拌强度条件下。三价铁盐和聚合硫酸铁对总磷去除有化学除磷工艺的５０％。其工艺是将沉淀药剂投加在曝气池率增加均在７０％以上。混凝后过滤可使出水中总磷降至

出水或二次沉淀池进水中。特殊情况下也有将药剂投加在曝０．５ｍｇ／Ｌ以下。”

气池进水或回流的活性污泥中。混凝剂可采用铝盐、三价铁盐、亚铁盐等。不能采用石灰。

２．３钙盐除磷

同步沉淀除磷效率为９０％左右，出水磷质量浓度一般为Ｃａ（ＯＨ）：投人水体后与磷酸根离子发生沉淀作用产生的Ｉｍｇ／Ｌ。所投加的混凝剂在去除磷的同时对有机物的固液分离沉淀物为羟基磷灰石（Ｃａ５（０Ｈ）（Ｐ０４）３），反应方程式：

也有帮助。由于化学污泥与生物污泥同时沉淀，增加了污

万　

方数据

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王文超，张华，张欣：化学除磷在城市污水处理中的应用

２００８年第１期

泥量。因此，会使泥龄比单纯生化处理时显著减小而影响

硝化程度【引。

普通活性污泥法类似。将生物法与化学法相结合，可以充分利用生物除磷费用低、化学除磷出水磷浓度低且比较稳定的优点。对于需要同时除磷脱氮的场合，可以优先考虑脱氮，辅助以化学除磷，从而使得出水的氮、磷满足所要求

３．３后置化学沉淀

化学沉淀剂加入二次沉淀池之后的单独絮凝一固、液分离设施的进水中。在这种处理组合中。控制ｐＨ值的条件，沉淀剂可以使用铝盐、三价铁盐、石灰等，不能够采用亚铁盐。后置沉淀是常采用的除磷效果最好的工艺，磷去除率大于９５％。出水磷质量浓度一般低于０．５ｍ异／Ｌ。通常，将后置沉淀的化学污泥回流到初沉段与初沉污泥共沉，这可使污泥更易于浓缩并有助于提高初沉池的处理效率。对生物处理也起到把关作用，在负荷高时可防止敏感的生物污泥的流失，因此在除磷的同时也提高了ＢＯＤ、ＣＯＤ等的去除效果［８】。

”

的标准【ｌｏ］。

在荷兰，传统的污水处理厂能去除４０％的磷，其余的磷通常靠投加钙、铁和铝盐来去除。最终出水中的磷小于ｌｍｇ／Ｌ【ｌ¨。美国的ＡｎｎＡｒｂｏｒ污水处理厂将原来的传统活性污泥法改造为Ａ／Ｏ工艺。改造后，大多数时间仍需投加ＦｅＣｌ３才能达到美

国环保局要求的年平均出水磷浓度０．啡的标准，但大幅

度减少了ＦｅＣｌ３的用量［埘。５

３．４接触过滤

接触过滤或直接过滤，通常不作为单独的除磷步骤，一般与前置沉淀，同步沉淀或后置沉淀组合起来。作为二步除磷法中的第二步来工作．以使最后出水含磷达到最低的浓度。第一步除磷后，出水一般含磷Ｏ．８～１．２ｍｇ／Ｌ。用微滤膜或超滤膜组件进行絮凝接触过程过滤。能达到更高的出水水质和除磷效率，在适宜的铁、铝盐投加量下。其渗透液的含磷低于０．１

ｍｇ／Ｌ。

结语

对于一般城市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综合排放标准的要求。因此，有必要考虑采取化学除磷或化学辅助除磷。今后．化学除磷的研究方向应是将化学法和生物法结合起来。降低化学药剂的投加量和减少污泥量，为在生产上应用创造条件。

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４化学除磷的研究进展

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ｔｉｏｎ－－ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎａｉｄｓｆｏｒｔｈｅｉ＇ｅｍｏｖａｌｏｆｓｕｓｐｅｎｄｅｄｓｏｌｉｄｓａｎｄ

Ｐｈ∞一

当往污水中投加除磷的化学药剂时，生成金属磷酸盐的实际组成比简单的ＦｅＰＯ。（Ｓ），ＡｌＰ０４（Ｓ）和Ｃａ３（Ｐ０４）２（Ｓ）形式要复杂得多。被广泛采纳的沉淀物经验分子式为：Ｍｅ，・Ｈ２Ｐ０４

（ＯＨ）ｓ＿ｌ（Ｓ），ＭｅＯＯＨ（Ｓ）。

ｐｈｏｒｎｓｆｒｏｍｉｎｔｅｎｓｉｖｅ

ｍｉｒｅｕｌａｔｉｎｇａｑｕａｅｕｌｔｍｅ

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ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ

ｉｎ

ａ

ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｅｒａｔｅｄ

．・

ｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔ．Ｒｅｓ，１９９７，３１

Ｍｅ，・Ｈ舯４（０Ｈ）缸ｌ（Ｓ）－－－－ｒＭｅ３＋＋ＨｚＰ０４＋（３ｒ－１）０Ｈ一。

当ｐＨ值低于８．０、金属盐投加量较小时，形成金属磷酸盐沉淀Ｍｅ。・Ｈ２Ｐ０４（ＯＨ）＊．ｔ（Ｓ），沉淀物对溶解磷有一定的吸收

（１０）：２２５７—２５６３．

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ｐｈ砒ｅｆｒｏｍ

ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

作用，吸收作用引起溶解磷的去除导致了Ｍｅ投加脚ｅ去除的

比值升高。随着金属盐投加量的增加，残余溶解磷浓度到达临界点，出现ＭｅＯＯＨ（Ｓ）沉淀，Ｍｅ投加／Ｍｅ去除比值急剧上升（平衡区）ｊ残余溶解磷浓度的临界值取决于絮体的ｐＨ值，在平衡区，残留磷浓度与ｐＨ值的变化无关。它的变化是金属沉淀物对磷的吸附作用所至【射。

对特定的废水来讲。化学药剂的投加量要通过实验及中试来确定。目前在实验及化学模型基础上，除磷药剂投加量的计算也有了新的进展。在综合考虑进出水含磷，不同药剂反应过程的基础上。张志等人引入了投药量经验系数Ｂ值（表示投药量的摩尔浓度与污水中总磷的摩尔浓度的比值）。在引入Ｂ值之后。只需知道污水中含磷量和排放要求确定除磷效率，就可以计算出需要投加的化学投药量【９】。

ｂｙａｄｄｉｔｉｏｎｏｆ

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ｉｎ－

ｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．ＦＥＭＳＭｉ－

４．２生物一化学除磷

目前普遍采用生物和化学相结合的城市污水处理工艺。其最显著的特点是流程中投加化学混凝剂，其余则与

［１２］ＳｈｅｈａｂＯｕｌａ，ｅｔａｌ．Ｏｐｔｉｍｉｓｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｎｍｖａｌ

ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

ｈｍａｔｎ＊ｎｔ

ａｔ

ｔｈｅＡｎｎＡｒｂｏｒ

ｐｌａｎｔ【Ｊ】．Ｗｎｔ．Ｓｃｉ．Ｔｅｅｈ．，１９９６，３４（１）：４９３—

４９９．

万方数据　

化学除磷在城市污水处理中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

王文超， 张华， 张欣， WANG Wen-chao， ZHANG Hua， ZHANG Xin山东建筑大学市政与环境工程学院,济南,250101水科学与工程技术

WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY2008(1)9次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hbslsdjs200801005.aspx

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（山东建筑大学市政与环境工程学院。济南２５０１０１）

摘要：阐述了城市污水处理中除磷的重要性和迫切性，而在普遍采用的生物除磷技术不能满足出水磷的排放标准时可考虑采用化学除磷技术。系统分析了化学除磷的原理、方法、工艺、研究进展及应用前景，并指出了现阶段化学除磷技术研究与发展的目标。关键词：城市污水处理；化学除磷；化学沉淀中图分类号：】【５２４

文献标识码：Ａ

文献编号：１６７２－９９００｛２（Ｘ｝８）０１－００１４－－０３

Ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

ＷＡＮＧＷｅｎ－ｃｈａｏ．ＺＨＡＮＧ

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（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＭｕｎｉｃｉｐｉｃｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇｊｉａｎｚｈｕ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｅｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｉｎｓｔａｎｅｙｏｆ

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ｐｈｏｓｐｈｏｍｓｌ沱ｍｏｖａｌｆｒｏｍｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅ

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ｃｈｅｍｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｃｏｕｌｄｂｅｕｔｉｌｉｚｅｄｗｈｅｎｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｕｌｄｍｅｅｔ

ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｌｌｓｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｒｏｊｅｃｔ，ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｈｅｄ

ｏｕｔ

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ｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａ，ｌ＿ｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ａｌｓｏｔｈｅａｉｍｗａｇｐｏｉｎｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈ

ｃｈｅｍｉｃａｌ

ａｎｄｄｅｖｅｏｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌ屯ｉｎｏｖａｌｆｒｏｍｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｎｏｗａｄａｙｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｏｆｃｉｔｙ；ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌ；ｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ

随着人们生活水平的不断提高和工业生产的快速发展。大量含磷生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质的负荷，从而引起水体中藻类与水生植物异常繁殖，即水体的富营养化。研究表明。多数水体富营养化的限制因素是磷。因此控制水体中磷的浓度尤为重要。

目前。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、运行费用省、污泥产量小的优点。但在实际运行

定性和灵活性较差：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。因此需要增加化学除磷。

１化学除磷的原理

化学除磷是通过投加多价金属离子盐来产生微溶磷酸盐沉淀物完成的。磷的化学沉淀包括化学沉析、絮凝、固液分离３个过程。

化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水

过程中。生物除磷技术也存在着缺点——对废水组分的过度

依赖（主要取决于可获得的有机碳化合物的数量和质量）；稳

【收稿日期】２００７—１１－２８

【基金项目］山东省环境保护科技项目（２００６０３２）

【作者简介】王文超（１９８３一），男（汉族），山东省腺州市，硕士研究生。主要从事水处理技术研究，（Ｔｅｌ）１３７９１１３４８６３。

定在７０％和３５％左右。

，

［４】高艳玲，马达．污水生物处理新技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版

社．２００６．１３和１３９．

（２）曝气时间、沉淀时间是影响ＣＯＤｍＮＨ３一Ｎ、ＴＰ去除率的重要因素，对于改良ＳＢＲ工艺来说合理控制曝气时间、沉淀时间。既能保证污染物高效去除又能缩短运行周期和节省运行费用。

（３）在本试验运行方式下确定的ＳＢＲ最佳运行参数为：搅拌时间（进水时）４５ｍｉｎ，进气量０．５ｍＳ／ｈ，曝气时间５ｈ，搅拌

时问（曝气后）７５ｒａｉｎ。沉淀时间７５ｍｉｎ。参考文献：

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万方数据　

２００８年第１期王文超，张华，张欣：化学除磷在城市污水处理中的应用

・１５・

中溶解性的盐类．如磷酸盐混合后．形成颗粒状、非溶解性的５Ｃａ２＇４４０Ｉ－Ｉ－＋３ＨＰＯ：－－＋Ｃａｓ（ＯＨ）（ＰＯ＋）３ｌ＋３Ｈ２０

物质。这一过程涉及的是相转移过程。同时在一定的ｐＨ值条在沉析过程中。对于不溶解性磷酸钙的形成起主要作用的不件下，也会产生非溶解性的氢氧化物。

是Ｃ矿，而是ＯＨｌ岛子，因为随着ｐＨ值的提高，Ｃａ５（ＯＨ）（Ｐ０４）３而随着沉析物的增加，较小的非溶解性磷酸盐和氢氧化物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，在速度的溶解性降低，废水的除磷效果逐步提高。但在ｐＨ值为９．５到ｌＯ．５的范围内，除了会产生Ｃａ３（Ｐｏ．）：沉析外，还会产生梯度或扩散过程作用下互相接触生成絮凝体，这一过程即絮Ｃａｃ０，。这也是导致在池壁或渠、管壁上结垢的原因。生成的凝过程。同时在絮凝过程中部分磷酸盐被吸附在胶体状的氢氧化物表面上，随同胶体一起沉淀下来，提高除磷效率。最终ＣａＣＯ，可以作为增重剂，有助于沉淀而使污、废水澄清，但也絮凝体通过固液分离步骤与水体分开。得到净化的废水和固一使得除磷过程中所需要的石灰投加量主要取决于软化和脱碱液浓缩物（化学污泥），达到化学除磷的目的。

所消耗的石灰量。熊鸿斌等［６１利用钙法处理冰箱厂高浓度含

磷废水，结果表明。在进水Ｐｏ＝跨度为６吣ｏｍ班时，出水啊浓

２化学除磷的种类

度小于０．５ｍｇ／Ｌ。去除率达到９９．７％～９９．９％。

２．４钱盐除磷

２．１铝盐除磷

铝盐除磷的反应方程式：Ａ１～Ｈ，０“瞄ｈＡｌＰＯ＋＋ｎＨ＋

磷酸氨镁法是近几年国际上非常流行的废水除磷方法。磷酸氨镁法除磷的反应方程式：

ｖ

铝盐除磷过程：在理想ｐＨ条件下（５．８，－，６．９），当铝盐分散

ｇ：Ⅵｏ：＋ＮＨ４＋６Ｈ２０－－＋ＭｇＮＨ４Ｐ０４・６Ｈ２０

Ｌ

●

Ｍ

Ｊ，

于水体时，一方面Ａｌ地；Ｐｏ＝反应，另一方面Ａ１３．才（解成ＡＩ（ＯＨ）＋

该方法可以利用的镁源除了常见的镁盐及镁的氧化物和等单核络合物，并进一步通过碰撞缩合成一系列多核络合物氢氧化物外。卤水及海水等其他含镁物质都是廉价的镁源，并ＡＩ．（０Ｈ）ｍ（知’ｈ（ｎ＞１，ｍ，＜３ｎ），这些铝的多核络合物往往具有较且除磷效果不逊于镁盐。ｌｅｅ等１７］比较了３种镁源：卤水、无钙高的正电荷和比表面积，能够迅速吸附水中带负电荷的杂质，海水和氯化镁在废水脱氮、除磷中效果的差别。发现除了卤水中和胶体电荷，降低胶体誊电位，促进胶体脱稳、凝聚和沉淀，从而表现出良好的除磷效果…。进一步分析证明。铝盐起

的脱氮效果稍逊其他两种镁源外，三者除磷效果无明显差别，废水中磷的去除率可达７５％一８１％。

主要混凝作用的是ｍ廿（ｏＨ）：，而碱式氯化铝等溶液中就富含ｍ１３（ｏＨ）三等成分，故能与水体中的悬浮物和胶体等

３化学除磷工艺

迅速发生吸附架桥、卷扫及夹杂等作用，最终生成网状［ＡＩ（ＯＨ）３］。沉淀而达到净化水的目的。Ｊａｍｅｓ等【２１利用

在污水处理厂中．根据化学药剂在处理流程中投加点不Ａ１２（ＳＯ＋）３・１８Ｈ２０作为混凝剂处理平均四浓度为９．６ｍｇ／Ｌ

同。化学除磷工艺主要有４种：前置沉淀、协同沉淀、后置沉淀养殖废水，磷的去除率达到８９％，最终出水中磷的含量和接触过滤。．

为０．３ｍｒｄＬ。

３．１前置沉淀

２．２铁盐除磷

前置沉淀工艺的特点是将化学药剂投加在沉砂池中，用于废水除磷的铁盐有三价铁盐和亚铁盐两种形式。Ｆｅ＊

或者初次沉淀池的进水渠（管）中，再或者文丘里渠（利用涡１．

ｔ－

流）中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满和Ｐ咙的反应和铝盐十分相似：Ｆｅ～Ｐ０＝一ＦｅＰ０４Ｉ

足混合的需要。相应产生的沉析产物（大块状的絮凝体）在

Ｆｅ“和ＰＯＪ的反应方程式：３Ｆｅｂ＋２ＰＯ：一Ｆｅ３（Ｐ０４）２

ｌ

一次沉淀池中通过沉淀而被分离。常用的沉淀药剂主要是常用于污水化学除磷的铁盐包括ＦｅＣｌ３、ＦｅＣｌ２和Ｆｅ２（ＳＯ，）３。石灰和金属盐药剂，只是Ｆｅ２＋除外，因为Ｆｅ２＋可能不被完全这些都是可以在市场上大批量购买到的化工产品，钢铁工氧化而形成沉淀不好的颗粒。前置沉淀通常用于现有超负业的酸洗废液也是重要的Ｆｅｅｌ２和ＦｅＳＯ＋的来源，只要来源荷运转的污水处理厂改造。以降低生物处理段的负荷（约为稳定、纯度满足要求，就可通过以废治废，大幅度降低除磷３０％～５０％），从而降低能耗和生化污泥产量；还可去除有毒费用【，】。但是，Ｆｅ２＋在ｐＨ值为７．５～８．５的碱性条件下不易生物质，从而对敏感的生物段起到保护作用，并使水力停留时

成沉淀。这在一定程度上限制了二价铁盐在废水除磷中的间明显缩短。

．

应用。为了改善沉淀性能，常用曝气的方法将Ｆｅ２＋氧化为‘

３．２同步沉淀

Ｆｅ“，如亚铁盐在曝气生物滤池（ＢＡＦ）除磷中的应用【．】。王奄立立凸１等人研究结果表明．铁盐在投加量较低时，在适当的同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺，在国外约占所混凝搅拌强度条件下。三价铁盐和聚合硫酸铁对总磷去除有化学除磷工艺的５０％。其工艺是将沉淀药剂投加在曝气池率增加均在７０％以上。混凝后过滤可使出水中总磷降至

出水或二次沉淀池进水中。特殊情况下也有将药剂投加在曝０．５ｍｇ／Ｌ以下。”

气池进水或回流的活性污泥中。混凝剂可采用铝盐、三价铁盐、亚铁盐等。不能采用石灰。

２．３钙盐除磷

同步沉淀除磷效率为９０％左右，出水磷质量浓度一般为Ｃａ（ＯＨ）：投人水体后与磷酸根离子发生沉淀作用产生的Ｉｍｇ／Ｌ。所投加的混凝剂在去除磷的同时对有机物的固液分离沉淀物为羟基磷灰石（Ｃａ５（０Ｈ）（Ｐ０４）３），反应方程式：

也有帮助。由于化学污泥与生物污泥同时沉淀，增加了污

万　

方数据

・１６・

王文超，张华，张欣：化学除磷在城市污水处理中的应用

２００８年第１期

泥量。因此，会使泥龄比单纯生化处理时显著减小而影响

硝化程度【引。

普通活性污泥法类似。将生物法与化学法相结合，可以充分利用生物除磷费用低、化学除磷出水磷浓度低且比较稳定的优点。对于需要同时除磷脱氮的场合，可以优先考虑脱氮，辅助以化学除磷，从而使得出水的氮、磷满足所要求

３．３后置化学沉淀

化学沉淀剂加入二次沉淀池之后的单独絮凝一固、液分离设施的进水中。在这种处理组合中。控制ｐＨ值的条件，沉淀剂可以使用铝盐、三价铁盐、石灰等，不能够采用亚铁盐。后置沉淀是常采用的除磷效果最好的工艺，磷去除率大于９５％。出水磷质量浓度一般低于０．５ｍ异／Ｌ。通常，将后置沉淀的化学污泥回流到初沉段与初沉污泥共沉，这可使污泥更易于浓缩并有助于提高初沉池的处理效率。对生物处理也起到把关作用，在负荷高时可防止敏感的生物污泥的流失，因此在除磷的同时也提高了ＢＯＤ、ＣＯＤ等的去除效果［８】。

”

的标准【ｌｏ］。

在荷兰，传统的污水处理厂能去除４０％的磷，其余的磷通常靠投加钙、铁和铝盐来去除。最终出水中的磷小于ｌｍｇ／Ｌ【ｌ¨。美国的ＡｎｎＡｒｂｏｒ污水处理厂将原来的传统活性污泥法改造为Ａ／Ｏ工艺。改造后，大多数时间仍需投加ＦｅＣｌ３才能达到美

国环保局要求的年平均出水磷浓度０．啡的标准，但大幅

度减少了ＦｅＣｌ３的用量［埘。５

３．４接触过滤

接触过滤或直接过滤，通常不作为单独的除磷步骤，一般与前置沉淀，同步沉淀或后置沉淀组合起来。作为二步除磷法中的第二步来工作．以使最后出水含磷达到最低的浓度。第一步除磷后，出水一般含磷Ｏ．８～１．２ｍｇ／Ｌ。用微滤膜或超滤膜组件进行絮凝接触过程过滤。能达到更高的出水水质和除磷效率，在适宜的铁、铝盐投加量下。其渗透液的含磷低于０．１

ｍｇ／Ｌ。

结语

对于一般城市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综合排放标准的要求。因此，有必要考虑采取化学除磷或化学辅助除磷。今后．化学除磷的研究方向应是将化学法和生物法结合起来。降低化学药剂的投加量和减少污泥量，为在生产上应用创造条件。

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ｔｉｏｎ－－ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎａｉｄｓｆｏｒｔｈｅｉ＇ｅｍｏｖａｌｏｆｓｕｓｐｅｎｄｅｄｓｏｌｉｄｓａｎｄ

Ｐｈ∞一

当往污水中投加除磷的化学药剂时，生成金属磷酸盐的实际组成比简单的ＦｅＰＯ。（Ｓ），ＡｌＰ０４（Ｓ）和Ｃａ３（Ｐ０４）２（Ｓ）形式要复杂得多。被广泛采纳的沉淀物经验分子式为：Ｍｅ，・Ｈ２Ｐ０４

（ＯＨ）ｓ＿ｌ（Ｓ），ＭｅＯＯＨ（Ｓ）。

ｐｈｏｒｎｓｆｒｏｍｉｎｔｅｎｓｉｖｅ

ｍｉｒｅｕｌａｔｉｎｇａｑｕａｅｕｌｔｍｅ

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ｉｎ

ａ

ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｅｒａｔｅｄ

．・

ｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔ．Ｒｅｓ，１９９７，３１

Ｍｅ，・Ｈ舯４（０Ｈ）缸ｌ（Ｓ）－－－－ｒＭｅ３＋＋ＨｚＰ０４＋（３ｒ－１）０Ｈ一。

当ｐＨ值低于８．０、金属盐投加量较小时，形成金属磷酸盐沉淀Ｍｅ。・Ｈ２Ｐ０４（ＯＨ）＊．ｔ（Ｓ），沉淀物对溶解磷有一定的吸收

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ｐｈ砒ｅｆｒｏｍ

ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

作用，吸收作用引起溶解磷的去除导致了Ｍｅ投加脚ｅ去除的

比值升高。随着金属盐投加量的增加，残余溶解磷浓度到达临界点，出现ＭｅＯＯＨ（Ｓ）沉淀，Ｍｅ投加／Ｍｅ去除比值急剧上升（平衡区）ｊ残余溶解磷浓度的临界值取决于絮体的ｐＨ值，在平衡区，残留磷浓度与ｐＨ值的变化无关。它的变化是金属沉淀物对磷的吸附作用所至【射。

对特定的废水来讲。化学药剂的投加量要通过实验及中试来确定。目前在实验及化学模型基础上，除磷药剂投加量的计算也有了新的进展。在综合考虑进出水含磷，不同药剂反应过程的基础上。张志等人引入了投药量经验系数Ｂ值（表示投药量的摩尔浓度与污水中总磷的摩尔浓度的比值）。在引入Ｂ值之后。只需知道污水中含磷量和排放要求确定除磷效率，就可以计算出需要投加的化学投药量【９】。

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ｉｎ－

ｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．ＦＥＭＳＭｉ－

４．２生物一化学除磷

目前普遍采用生物和化学相结合的城市污水处理工艺。其最显著的特点是流程中投加化学混凝剂，其余则与

［１２］ＳｈｅｈａｂＯｕｌａ，ｅｔａｌ．Ｏｐｔｉｍｉｓｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｎｍｖａｌ

ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

ｈｍａｔｎ＊ｎｔ

ａｔ

ｔｈｅＡｎｎＡｒｂｏｒ

ｐｌａｎｔ【Ｊ】．Ｗｎｔ．Ｓｃｉ．Ｔｅｅｈ．，１９９６，３４（１）：４９３—

４９９．

万方数据　

化学除磷在城市污水处理中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

王文超， 张华， 张欣， WANG Wen-chao， ZHANG Hua， ZHANG Xin山东建筑大学市政与环境工程学院,济南,250101水科学与工程技术

WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY2008(1)9次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hbslsdjs200801005.aspx