化学沉淀 除磷

人工湿地除磷概述

人工湿地是一种基于湿地生态系统的工程措施，它采用水生植物、微生物和物理化学作用的协同作用来净化水体。除了去除污染物，改善水质，人工湿地还具有防洪、保水、生态修复、景观美化等多种功能。其中，人工湿地进行除磷是其重要应用之一。

人工湿地除磷是通过湿地植物的根系和有机质的降解作用，以及微生物群落的协同作用，将溶解态和可交换态磷转变为不可交换态磷，减少或消除水域对磷的污染。磷除去的方式主要有物理吸附、化学沉淀、生物吸收等过程。下面分别介绍三种除磷方式。

首先，物理吸附是指将磷通过吸附剂（如植物、土壤等）将其吸附到表面上，达到去除磷的效果。吸附剂的选择很重要，一般选用亲磷性良好的物质。常用的吸附剂有生物质炭、硅藻土等。生物质炭具有较强的吸附性能，同时易于再生；硅藻土在天然湖泊等水域中广泛应用。

其次，化学沉淀是指将磷离子与其他金属形成不溶的沉淀物质，达到去除磷的效果。典型的化学沉淀剂是氢氧化物和氧化物，常用的有氢氧化铁、氧化铝和季铵盐等。化学沉淀法在除磷中应用广泛，但也有其局限性，如成本较高、对环境有潜在影响等。

另外，生物吸附是指利用植物、微生物等生物群落将磷元素转化为有机物质并固定在体内，从而达到去除磷的效果。生物吸附是一种环保卫生的方法，对环境损害较小，所以目前得到不少应用。其中水生植物是最为常用的生物吸附剂之一。水生植物根系的生长活动可以促进土壤微生物的生长，进而增强除磷效果。

化学除磷药剂

化学除磷原理

化学除磷是利用无机金属盐作为沉淀剂，与污水中的磷酸盐类物质反应形成难溶性含磷化合物与絮凝体，将污水中的溶解性磷酸盐分离出来。化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰，由于石灰对生物处理的pH影响较大，加之容易引起管道堵塞问题；铝盐对人体和生物毒害比较大，给运行管理带来很多麻烦。一般在以生物除磷为主，化学除磷为辅的污水处理厂中很多采用。目前，国内常爱用铁盐作为沉淀剂，其与磷的化学反应式如下（1）：

Fe3++PO43- →Fe PO4↓（1）

与沉淀反应相竞争的反应式金属离子与OH-的反应，反应式如下（2）：

Fe3++ 3OH- →Fe (OH)3↓（2）

金属氢氧化物会形成大块的絮凝体，这对于沉淀产物的絮凝是有力的，同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。

除磷药剂投加量的计算

由式（1）可知去除1mol的磷酸盐，需要1mol的铁离子。由于在实际工程中，反应并不是100%的有效进行的，加之OH-会参与竞争反应，与金属离子反应，生成相应的氢氧化物，如（2）式，所以实际中化学沉淀药剂一般需要超量投加，以保证达到所需的出水P浓度。《给水排水设计手册》第五册和德国设计规范中都提到了同步沉淀化学除磷可按照1mol磷需要1.5mol的铁盐来考虑，为了计算方便，实际中将摩尔换算成质量单位，如1molFe=56gFe，1molP=31gP，也就是去除1kg的磷，当采用铁盐时需要投加：1.5×（56/31）=1.5×1.8=2.7Kg

Fe/Kg P，

计算举例：

某城镇污水处理厂规模2万m3/d，已建成稳定运行，二沉池出水排放标准总磷≤1.0mg/L，运行数据表明二沉池出水实测总磷2.5mg/L，欲采用液体三氯化铁（FeCl3）作为同步化学除磷药剂，其有效成分为40%（400g/Kg FeCl3溶液），密度为1.42Kg/L，求所需要的除磷药剂。 解：化学除磷欲除去的磷含量2.5-1.0=1.5mg/L，

磷在废水中存在的形式是什么?

磷是一种活泼元素，在自然界中不以游离状态存在，而是以含磷有机物、无机磷化合物及还原态PH3这三种状态存在。污水中含磷化合物可分为有机磷与无机磷两类。

无机磷几乎都以各种磷酸盐形式存在，包括正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐，以及聚合磷酸盐如焦磷酸盐、三磷酸盐等。有机磷大多是有机磷农药，如乐果、甲基对硫磷、乙基对硫磷、马拉硫磷等构成，他们大多呈胶体和颗粒状，不溶于水，易溶于有机溶剂。可溶性有机磷只占30%左右，多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等形式存在。溶解磷占总磷的1/3 左右，PO4ˉ-P磷中大分子磷占40%。

磷是怎样转化的?影响因素有哪些?

水体中的可溶性磷很容易与Ca2+、Fe3+ 、Al3+ 等离子生成难溶性沉淀物，例如AIPO4、FePO4等，沉积于水体底部成为底泥。聚积于底泥中的磷的存在形式和数量，一方面决定于污染物输入和通过地表与地下径流的排出情况;另一方面决定于水中的磷与底泥中的磷之间的交换情况。沉积物中的磷通过颗粒态磷的悬浮和水流的湍流扩散再度被稀释到上层水体中，或者当沉积物中的可溶性磷大大超过水体中磷的浓度时，则可能重新释放到水体中。

在水中，磷离子以HPO42ˉ还是以H2PO4ˉ形式存在取决于pH值，当pH值在2～7时，水中磷酸盐离子多数以H2PO4ˉ形式存在，而pH值在7～12时，则水中的磷酸盐离子多数以HPO42ˉ形式存在。所有含磷化合物都是首先转化为正磷酸盐(PO43ˉ) 后，再转化为其他形式。此时测定PO的含量，测定结果即是总磷的含量。

磷的来源是什么?

污水中的磷部分来源于化肥和农业废弃物。同时，生活中含磷洗涤剂的大量使用也使生活污水中磷的含量显著增加。此外，化工、造纸、橡胶、染料和纺织印染、农药、焦化、石油化工、发酵、医药与医疗及食品等行业排放的废水常含有有机磷化合物。

磷的危害是什么?

(1)磷对人体的危害

废水中去除磷的方法简介

1、石灰除磷

石灰除磷是投加石灰与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀，反应如下：

CaO＋H20=Ca(OH)2;

10Ca2++6PO43-+20H-=-Ca10(OH)2(PO4)6↓

要点：pH值控制在10.5~11.5，反应15min后，搅拌由快到慢，废水流速0.5~0.6m/s减少到0.1~0.2m/s，防止增大的絮体破碎，磷酸根全部生成羟基磷灰石。加入PAM沉淀，再经过砂滤、活性炭吸附。由于石灰进入水中，首先与碳酸根作用生成碳酸钙沉淀，然后过量的钙离子才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀，因此所需的石灰量主要取决于待处理废水的碱度，而不是废水的磷酸盐含量。另外，废水中镁的含量也是影响石灰法除磷的因素，因为在高pH值条件下，可以生成Mg（OH），胶体沉淀，不但消耗石灰，而且不利于污泥脱水，其溶解度与pH值关系较大。随着pH值的升高，羟基磷灰石的溶解度急剧下降，即磷的去除率迅速增加，pH值>9.5后，水中所有磷酸盐都转为不溶性的沉淀。一般控制PH值在9.5~10之间，除磷效果最好。对于不同废水的石页授加量，应通过试验确定。

2、铝盐除磷

铝盐除磷常用药剂是硫酸铝和铝酸钠，pH值为6，其除磷反应式如下∶ Al2(SO4)3·14H20+2H2PO4-+4HCO3-=2AlPO4＋4CO2+3S042-＋18H20

Na2Al2O4+2H2PO4-=2AIPO4＋2Na+＋40H-

由上述反应式可以看出，投加硫酸铝会降低废水的pH值，而投加铝酸钠会提高废水的pH值，因此硫酸铝和铝酸钠分别适用于处理碱性废水和酸性废水。

铝盐的投加比较灵活，可以加在初沉池前，也可以加在曝气池中或在曝气池和二沉池之间，还可以将化学除磷与生物处理系统分开，以二沉池出水为原水投加铝盐进行混凝过滤，或在滤池前投加铝盐进行微絮凝过滤。在初沉池前投加，可以提高初沉池对有机物的去除率；在曝气池和二沉池之间投加，渠道或管道的湍流有助于改善药剂的酒效果；在生物处理系统后投加，因生物处理对磷的水解作用可以使除磷效果更好。受废水碱度和有机物的影响，除磷的化学反应是一个复杂的过程，因此铝盐的最佳投加量不能按计算确定，必须经过试验确定。