摘 要：目前我国社会经济取得了巨大发展，城市化进程显著加快，城市规模结构不断扩张，人口持续增长。伴随产生更多更复杂的城市生活污水，给城市污水处理工作造成了巨大挑战，也给城市生活环境造成了不小的影响。化学除磷作为污水处理工作的重要环节，旨在解决磷的违规排放和使用带来的赤潮及其他环境问题。本文主要对化学除磷的应用措施及相关控制技术进行研究，为城市污水处理及化学除磷工作提供了理论基础。
关键词：污水处理；化学除磷；磷回收
近年来我国频繁在河流、沿海海域中出现绿潮、赤潮等现象，引发一系列环境和生态问题，究其原因是由于城市生活污水中磷的过量排放引起水体的富营养化。同时，磷作为一种重要的矿质元素，社会需求越来越大，然而陆地上的磷经过人为地开采、利用或者植物的吸收、排放转化为可溶性磷进入水体流入大海，这种单向流动最终导致磷资源的衰减。因此，在城市污水处理中保证化学除磷的效果并進行有效控制回收，是城市污水工程中的重点工作。
1.化学除磷应用概述
化学除磷是将无機金属盐加入污水中，使之与水中可溶解的磷酸盐发生化学反应生成非溶解性的颗粒状物质。实际操作中，污水中不仅会发生沉析反应，也会产生絮凝作用，生成较小的固体物质并结合形成成更大的絮凝体，从而达到除磷的目的。
1.1化学除磷工艺
具体的化学除磷工艺按照药剂添加位置的区别分为以下几种：
1.1.1前置沉淀。顾名思义，此种工艺一般将除磷药剂加入到靠前的初沉池进水口或沉砂池。使用这种工艺时，需要用到能形成涡流或者产生能量的设施，其产生的沉淀物质在初沉池中通过相应处理后去除。需要注意的是，污水处理过程中如果生物滤池作为生物处理单元时，除磷药剂中不能含有铁盐。前置沉淀工艺应用广泛，不但可以有效除去污水中的磷，也有助于除去SS和BOD5。
1.1.2同步沉淀。同步沉淀是化学除磷环节中使用较多的一种工艺，在操作中把除磷药剂加入到曝气池或二次沉淀池的进水口中。此种工艺通常采用铝盐和铁盐作为处理药剂，在曝气池中一般采用硫酸亚铁。目前工艺中通常不使用钙盐，原因为除磷处理中钙盐要求的pH值偏高，对污水中微生物活性造成不良影响。
1.1.3后置沉淀。后置沉淀工艺主要用于进行絮凝作用、分离被絮凝物质、化学沉淀和生物处理分离。
1.2除磷药剂选择
1.2.1铝盐。污水处理中常用的铝盐类除磷药剂为硫酸铝，由于操作实践中除磷药剂的使用往往超过理论计算量，而硫酸铝以其偏低的价格，得到了很高的使用率。硫酸铝在使用中会消耗掉污水中的碱性物质，从而对后续处理工作造成不良影响，实际应用中要进行综合考虑。
1.2.2铁盐。污水处理化学除磷常用的铁盐主要有硫酸亚铁、氯化亚铁以及三氯化铁，这三种铁盐在应用中相对常见。例如在钢铁工业酸洗废液中通常就有含量很高的硫酸亚铁和氯化亚铁，如果其纯度和含量符合标准，就可将其应用于到污水除磷处理中。为了保证需要的除磷效果，需要把酸洗废液中的亚铁离子氧化为高铁离子，所以通常在添加沉淀池时通过氯液进行氧化处理。
1.2.3石灰法。石灰法除磷通常在三级、二级处理或沉淀池中应用到。这种方法本质上是水软化的过程，即污水酸碱度与加入石灰量有关，而不受污水含磷量的控制。
2.化学除磷控制技术
2.1化学除磷控制系统
控制系统由很多设备组成，例如数据采集和控制、药剂添加、在线监测等。在对污水进行实际处理时，需要针对生化处理阶段的磷酸盐浓度、回流量、进水量等进行检测，利用前馈控制实现对前置加药泵的流量控制，之后再测定反硝化滤池出水的磷酸盐浓度，用反馈控制调节后置加药泵的流量。然后，对化学除磷工艺的运行参数进行整体分析，使用曝气池末端加药前馈控制和反硝化滤池反馈加药控制相配合的控制方法。在具体操作过程中，通常将前馈控制作为主导，反馈加药控制作为辅助。曝气池末端加药量的控制方法是，根据设置的生化池出水量、加药前的正磷浓度和进水量等数据，通过变频器控制加药泵。同时密切监测二沉池出水的总磷浓度，并将其和设定的出水量进行比对分析，由此决定是否进行后置加药。最后对计算结果进行校对，避免出现药剂添加过多或不足的问题。
2.2污水磷回收技术
我国当今磷资源储存量有限，同时含磷的城市污水也会对自然环境造成污染破坏。在此环境下，从城市污水中进行磷的回收是阻止磷在生态系统中的单向流动的有效手段，可以减缓磷资源的衰减。相对于污泥而言，城市污水中磷含量通常偏低，不仅在回收技术上存在问题，同时也提高了处理成本。为了避免相关问题，现有技术通常是通过聚磷菌对磷产生的好氧吸磷作用远超过厌氧释磷作用，从而将污水中的磷集中到活性污泥中，并利用污泥的处理实现磷的回收。
磷回收技术运用中，通常采用的是前置磷回收这种处理方式。先将污泥进行浓缩并脱水，随后送回污水处理厂的进水端进行后续操作。因为污泥相对于污水来说在性质上有明显区别，其进水量偏小，且磷酸盐含量很高，会导致生化反应区的磷负荷显著提高。对于这个问题，通常是采用将污泥另行处理的方法，在进行化学除磷后送回生化池。这样经过处理，磷含量比例显著提高，并最后生成鸟粪石沉淀，再进行沉淀回收。鸟粪石（MgNH4PO4·6H2O） 是一种白色固体物质，难溶于水。回收处理后的鸟粪石可用作缓释肥生产原料，但因为仍含有较多杂质，不能被当作磷酸盐用于工业生产加工。相比而言，磷酸钙同时具有两方面的用途，既能作为缓释肥原材料，又可用于工业原料。而磷酸铁、磷酸铝等磷酸盐既不能作为工业生产原料，也不能用作缓释肥原材料，具有一定局限性。因此，在磷回收技术的实际应用中，通常以鸟粪石和磷酸钙的形式对其进行回收处理。
以日本岛根县污水处理厂为例，厂内设置有3套正在运转的鸟粪石回收设施，对污泥消化液进行处理。采用摩尔比为1：1的Mg（OH） 2与NaOH混合药剂添加到污泥消化液中，提高pH值，使鸟粪石呈小颗粒状的形态在流化床上沉淀结晶。这种磷回收装置现在可回收达到90%的溶解性磷酸盐，确保了化学除磷的良好效果。同时需要注意的是，鸟粪石回收磷的过程中也可以进行一定的氮回收，需要加入MgCl2或MgO等药剂，市场上Mg源物质成本偏高，因此Mg源物质的来源及成本控制是一个问题。另一方面，以磷酸钙的形式回收磷，投入钙盐的成本偏高，并且这种方式放忽视了消化液中的氮资源，整体运营成本大于回收价值。因此，目前磷回收技术取得了良好的成效，同时也存在着一定的问题，需要不断在工艺应用及控制研究中加以优化改进，切实提高磷回收效率，保证化学除磷的良好效果。
3.结束语：
由于日趋下降的磷资源储存量和含磷污水会在一定程度上造成环境污染，所以需要在污水处理过程中有效地进行化学除磷的应用及控制，同时还要做好磷回收处理工作。这样便有助于防止水体富营养化，保证水体环境的生态平衡，并能阻止磷在生态系统中单向流动，达到保护自然环境和资源的目的。
参考文献：
[1]王文超，张华，张欣.化学除磷在城市污水处理中的应用[J].水科学与工程技术，2008（1）：14-16.
[2]杜兴治，樊昱昕.城区污水处理厂化学除磷应用研究[J].化学工程与装备，2016（11）：234-236.
作者简介：吴鸿鹏（1983年9月- ）性别：男，汉族，籍贯：广东省湛江市，学历：大专，现供职于湛江市城市污水处理有限公司，职务：脱泥班班长，职称：环境工程助理工程师，研究方向：污水处理。