除磷劑對水質的改善效果及其應用研究

1. 引言：磷汙染對水環境的危害

磷是水體(ti) 富營養(yang) 化的關(guan) 鍵限製性因素，過量磷輸入會(hui) 導致藻類異常繁殖、溶解氧下降、水生生態係統失衡等一係列環境問題。根據生態環境部監測數據，我國重點湖庫中約35%存在富營養(yang) 化問題，其中總磷很標是主要誘因。除磷劑作為(wei) 化學除磷技術的核心材料，通過沉澱、吸附等作用可有效降低水體(ti) 磷含量，改善水質狀況。本文將係統分析不同類型除磷劑對水質的改善效果，探討其作用機理，並結合實際案例驗證其應用價(jia) 值。

2. 除磷劑的主要類型及作用機理

 

2.1 金屬鹽類除磷劑

金屬鹽類除磷劑主要包括鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽三大類，通過與(yu) 磷酸根形成難溶沉澱物實現除磷：

（1）鋁鹽：如聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁等，與(yu) PO₄³⁻形成AlPO₄沉澱(Ksp=10⁻²¹)

（2）鐵鹽：如95新利会员入口(PFS)、氯化鐵等，生成FePO₄沉澱(Ksp=10⁻²⁶)

（3）鈣鹽：如石灰，在pH>10時形成羥基磷灰石[Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂]

2.2 稀土類除磷劑

鑭、鈰等稀土元素與(yu) 磷酸根特異性結合，形成LaPO₄等穩定沉澱物，對低濃度磷(<0.5mg/L)仍保持高去除率。

2.3 複合型除磷劑

通過多種組分複合，發揮協同效應：

（1）金屬-載體(ti) 複合：如鐵負載生物炭，兼具化學沉澱和物理吸附

（2）氧化-絮凝複合：如過硫酸鹽/Fe²⁺體(ti) 係，同步實現氧化和沉澱

3. 除磷劑對水質的改善效果

3.1 對磷濃度的降低效果

除磷劑可顯著降低水體(ti) 中各種形態磷的含量：

除磷劑類型	初始TP(mg/L)	出水TP(mg/L)	去除率(%)
聚合氯化鋁	5.0	0.5	90
95新利会员入口	5.0	0.3	94
鑭改性沸石	2.0	0.05	97.5

3.2 對其他水質指標的改善

除磷劑在除磷的同時，還能改善多項水質指標：

（1）濁度：通過絮凝作用可使濁度從(cong) 20NTU降至1NTU以下

（2）COD：去除膠體(ti) 有機物，COD降低率可達30-50%

（3）重金屬：對鉛、鎘等重金屬的共沉澱去除率>90%

（4）色度：對染料廢水的脫色效果顯著，色度去除率70-90%

4. 影響除磷效果的關鍵因素

4.1 pH值的影響

不同除磷劑的較佳pH工作範圍：

（1）鋁鹽：5.5-7.0

（2）鐵鹽：5.0-8.5

（3）鈣鹽：>10.5

（4）稀土類：4.0-9.0

4.2 溫度的影響

溫度降低會(hui) 導致反應速率下降，當水溫<10℃時：

（1）沉澱反應速率：降低30-50%

（2）吸附平衡時間：延長2-3倍

（3）對策：增加10-20%投藥量或延長反應時間

4.3 幹擾物質的影響

常見幹擾物質及應對措施：

（1）有機質：腐殖酸會(hui) 包裹活性位點，需預氧化處理

（2）陰離子：SO₄²⁻、Cl⁻等會(hui) 競爭(zheng) 吸附，需調整投加量

（3）懸浮物：適量SS可促進絮凝，但過量會(hui) 增加汙泥量

5. 實際應用案例分析

5.1 城市汙水處理廠應用

項目背景：某10萬(wan) 噸/日汙水廠需將出水TP從(cong) 1.5mg/L降至0.3mg/L以下

解決(jue) 方案：采用Fe-Al複合除磷劑(投加量80mg/L)+砂濾工藝

運行效果：

- 出水TP穩定在0.2mg/L以下

- 濁度從(cong) 8NTU降至0.5NTU

- 年減少磷排放45噸

5.2 景觀水體治理項目

水質問題：某城市景觀湖TP 0.8mg/L，夏季藻類爆發

治理措施：

① 投加緩釋型鑭改性除磷劑(10g/m²)

② 安裝曝氣循環係統

改善效果：

- TP降至0.05mg/L並保持穩定

- 藻類生物量減少80%

- 水體(ti) 透明度從(cong) 0.5m提升至1.2m

5.3 工業廢水處理案例

廢水特性：某電鍍廠含鎳磷廢水，TP 50mg/L，Ni²⁺ 30mg/L

處理工藝：

① NaClO氧化破絡

② Fe-La複合除磷劑處理

③ 離子交換深度處理

出水水質：TP 0.1mg/L，Ni²⁺ 0.05mg/L

6. 除磷劑的環境安全性評估

6.1 金屬殘留風險

主要關(guan) 注鋁、鐵等金屬離子殘留：

（1）鋁鹽：出水Al³⁺濃度通常<0.1mg/L，低於(yu) 國標限值(0.2mg/L)

（2）鐵鹽：Fe³⁺殘留<0.3mg/L，無嚴(yan) 格限值要求

（3）稀土：La³⁺殘留很微，生態風險可忽略

6.2 汙泥處置安全性

不同類型除磷劑產(chan) 生的汙泥特性：

（1）鋁鹽汙泥：可能被判定為(wei) 危廢(HW17)

（2）鐵鹽汙泥：穩定性好，浸出毒性低

（3）鈣鹽汙泥：可資源化利用，如製備建材

6.3 對水生生態的影響

長期監測表明：

（1）藻類群落：磷濃度降低後，藍藻比例下降，矽藻增加

（2）底棲動物：生物多樣性指數提高30-50%

（3）魚類種群：耐低氧魚種減少，生態係統更健康

7. 未來發展方向

7.1 新型除磷材料研發

（1）納米材料：提高比表麵積和反應活性

（2）生物質材料：利用農(nong) 業(ye) 廢棄物製備環保除磷劑

（3）智能材料：pH/ORP響應型可控釋放

7.2 工藝優化創新

（1）精準加藥技術：基於(yu) 在線監測的動態控製

（2）磷回收工藝：從(cong) 汙泥中回收磷資源

（3）低碳除磷係統：耦合可再生能源

7.3 管理體係建設

（1）標準規範：完善除磷劑產(chan) 品標準和應用規範

（2）風險評估：建立全生命周期環境影響評價(jia) 方法

（3）智慧管理：數字化水質監測與(yu) 預警係統

8. 結論與建議

除磷劑通過化學沉澱、吸附等作用可有效降低水體(ti) 磷含量，改善多項水質指標，對控製富營養(yang) 化具有重要作用。為(wei) 進一步提升應用效果，建議：

（1）加強水質監測：根據磷形態和濃度選擇適宜除磷劑

（2）優(you) 化工藝參數：控製pH、投加量等關(guan) 鍵因素

（3）重視環境安全：選擇低毒、高效的環保型除磷劑

（4）推進技術創新：開發新型多功能複合除磷材料

通過科學選擇和合理使用除磷劑，將為(wei) 實現水環境質量持續改善提供有力支撐。