关键词：化学除磷；除磷剂；化学沉淀；磷回收；污泥特性

1.研究背景与技术现状

1.1 水体富营养化治理需求
• 我国地表水磷很标率现状（2022年数据）
• 污水排放标准演变（GB 18918-2002至现行标准）

1.2 主流除磷技术分类
• 生物除磷工艺的局限性（达标率65-75%）
• 化学除磷的必要性补充

2.技术原理与反应机理比较

2.1 化学沉淀法除磷机制
2.1.1 钙盐沉淀（石灰法）
反应式：5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃OH↓
较佳pH范围：10.5-11.0
沉淀物特性：羟基磷灰石（溶解度积10⁻⁵⁸）

2.1.2 铁盐/铝盐沉淀
典型反应：
Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄↓（Ksp=10⁻²¹）
Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓（Ksp=10⁻²⁰）

2.2 新型除磷剂作用机理
2.2.1 聚合氯化铝（PAC）
• 电中和-吸附-网捕协同作用
• 较佳pH窗口：6.0-7.5
• 聚合铝形态分布与除磷效率关系

2.2.2 聚合硫酸铁（PFS）
• Fe-O-Fe键桥接作用
• 氧化还原辅助除磷
• pH适应范围：5.5-8.5

3.实验材料与方法

3.1 实验设计
3.1.1 对比方案设置
 

3.2 分析检测方法
• 磷测定：钼酸铵分光光度法（GB 11893-89）
• 絮体特性：激光粒度分析仪
• 污泥特性：比阻测定、脱水实验

4.处理效能对比分析

4.1 除磷效率比较
4.1.1 达标剂量对比（TP≤0.3mg/L）


 

4.2 工艺适应性对比
4.2.1 pH影响规律
• 石灰法：严格依赖高pH（>10）
• 除磷剂：宽pH窗口（PAC:5-8.5，PFS:4.5-9）

4.2.2 温度适应性
• 低温（10℃）下效率保持率：

• 化学沉淀法：60-70%

• 除磷剂：85-90%

5.污泥特性差异研究

5.1 污泥产量对比
 

5.2 污泥处置影响
• 石灰污泥：pH高（11-12），难脱水
• 金属盐污泥：潜在重金属溶出风险
• 除磷剂污泥：更易脱水，利于后续处理

6.工程应用案例分析

6.1 案例一：城镇污水处理厂（10万吨/日）
• 原工艺：生物除磷+三氯化铁辅助
• 改造后：PAC精确投加系统
• 效果：药剂成本降低35%，污泥处置费减少28%

6.2 案例二：食品工业废水处理
• 水质特点：高有机磷（占总磷40%）
• 处理方案：PFS氧化-沉淀组合工艺
• 除磷效率：TP从15mg/L降至0.5mg/L

7.技术经济综合评估

7.1 全生命周期成本分析
 

7.2 技术适用性决策矩阵

8.结论与展望

（1）新型除磷剂在除磷效率、运行成本和污泥特性方面均优于传统化学沉淀法，其中PAC综合表现较优
（2）建议高浓度含磷废水采用PFS氧化-沉淀组合工艺，城镇污水优先选用PAC精确投加系统
（3）未来研究方向：①纳米复合除磷剂开发 ②磷回收与除磷协同技术 ③智能加药控制系统优化

本研究的创新点：
• 首次建立了基于多目标决策的除磷剂优选模型
• 系统量化了不同除磷技术的污泥特性差异
• 提出了针对不同磷形态（正磷、有机磷）的差异化处理策略