在污水处理中，化学除磷是通过向污水中投加化学药剂，使溶解性的磷酸盐（主要是正磷酸盐）与药剂中的金属离子反应，生成难溶于水的金属磷酸盐沉淀，然后通过沉淀、气浮或过滤等物理方法将其从水中去除。
常用化学除磷药剂
铝盐 (Aluminum Salts)
常用药剂：硫酸铝（Al₂(SO₄)₃·14-18H₂O）、聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝钾（明矾，KAl(SO₄)₂·12H₂O）。
反应原理： 铝离子（Al³⁺）与磷酸根离子（PO₄³⁻）反应生成难溶的磷酸铝（AlPO₄）沉淀。
Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓
实际反应在水中受pH值影响较大。在近中性或弱酸性条件下（pH 5.5-7.0），反应效果最佳。铝盐投加后，Al³⁺会水解生成带正电的羟基络合物和氢氧化铝胶体（Al(OH)₃），这些物质不仅能与磷酸盐反应，还能通过吸附、网捕、卷扫等作用去除部分胶体和悬浮物。
铁盐 (Iron Salts)
常用药剂：
三价铁盐：氯化铁（FeCl₃）、硫酸铁（Fe₂(SO₄)₃）。
二价铁盐：硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O）。
反应原理：
三价铁盐：Fe³⁺与PO₄³⁻反应生成极难溶的磷酸高铁（FePO₄）沉淀。
Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄↓
最佳pH范围较宽（pH 4.5-7.0），在中性附近效果最好。Fe³⁺水解生成的Fe(OH)₃胶体同样具有很强的吸附和絮凝能力。
二价铁盐：Fe²⁺与PO₄³⁻反应生成磷酸亚铁（Fe₃(PO₄)₂），但其溶解度相对较高，沉淀效果不如FePO₄。因此，通常需要在有氧条件下将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，生成更稳定的FePO₄沉淀。硫酸亚铁常用于厌氧或缺氧池，利用后续好氧池的溶解氧进行氧化。
3Fe²⁺ + 2PO₄³⁻ → Fe₃(PO₄)₂↓
4Fe₃(PO₄)₂ + O₂ + 10H₂O → 12FeOOH + 8PO₄³⁻ + 8H⁺ (此过程复杂，最终趋向于生成FePO₄)
石灰 (Lime)
常用药剂：氢氧化钙（Ca(OH)₂）。
反应原理： 石灰通过提高污水的pH值（通常需>10.5），使水中的磷酸根与钙离子（Ca²⁺）反应生成羟基磷灰石（Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂）或磷酸钙（Ca₃(PO₄)₂）等难溶沉淀物。
10Ca²⁺ + 6PO₄³⁻ + 2OH⁻ → Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂↓
3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻ → Ca₃(PO₄)₂↓
石灰除磷成本较低，但会产生大量污泥，且需要消耗大量石灰，导致出水pH值很高，后续必须进行酸性中和处理，增加了运行复杂性和成本。因此，主要用于高磷浓度废水或与其他方法联用。
反应影响因素
pH值：对不同药剂的最佳反应pH范围不同。铝盐和铁盐在近中性条件下效果较好，石灰则需要高pH。
药剂投加量：需根据进水磷酸盐浓度和出水要求确定，存在一个最佳投加比（通常用摩尔比M/P或质量比表示）。过量投加不仅浪费药剂，还可能因胶体再稳而降低除磷效果。
混合与反应条件：需要良好的混合（快速搅拌）使药剂迅速分散，以及足够的反应时间（慢速搅拌）促进絮体生长。
共存离子：水中的其他离子（如碳酸根、硅酸根、硫酸根等）可能与药剂反应或竞争，影响除磷效率。
水温：低温会降低反应速率和絮凝效果。
总结
铝盐和铁盐是应用最广泛的化学除磷药剂，特别是聚合氯化铝（PAC）和氯化铁（FeCl₃），它们除磷效率高，操作相对简单。
石灰主要用于特定场合，如高磷废水或作为辅助手段。
选择哪种药剂需综合考虑处理效果、成本、污泥产量、对后续处理的影响以及操作便利性等因素。
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