化學(xué)除磷法處理理論基礎(chǔ)

滕非　南國(guó)英　羅國(guó)偉　郭林虎

摘要：化學(xué)除磷法處理過(guò)程的主體為Fe2+、Fe3+等，各離子與廢水中的磷酸基團(tuán)反應(yīng)生成晶形的磷酸鹽沉淀物。經(jīng)化學(xué)沉淀、絮凝和固液分離后達(dá)到除磷的目的。各藥劑在化學(xué)除磷法中的作用影響其生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)，其化學(xué)平衡及投加藥劑的計(jì)量關(guān)系等，是化學(xué)除磷法處理過(guò)程中重要的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)除磷;Fe2+;Fe3+

中圖分類號(hào)：X703 ???????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

收稿時(shí)間：2020-05-03

項(xiàng)目基金：河北建筑工程學(xué)院校創(chuàng)新基金—農(nóng)村生活污水處理工藝研究（XB201932）。

作者簡(jiǎn)介：滕非（1993-），女，碩士研究生，研究方向：水處理技術(shù)研究

目前我國(guó)仍含有大量的N、P的污水排入地表水體，使收納水體發(fā)生了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要限制因素[1]。在污水中，各金屬離子存在不同種類的配位體，他們不僅影響固體的溶解度而且還控制了所形成的固體類型。我們研究在25℃時(shí)污水中，污水中投加金屬離子（Fe2+、Fe3+），所形成的配位體形式、各個(gè)物質(zhì)在不同PH下的濃度關(guān)系及氫氧化物沉淀與磷酸鹽沉淀平衡相的PC-PH圖[2]。

1 ?Fe3（PO4）2（s）沉淀法去除污水中PO43-的沉淀平衡基礎(chǔ)

1.1利用金屬離子進(jìn)行化學(xué)除磷沉淀，水中與所加入的金屬離子與磷酸根反應(yīng)，新平衡的溶液中存在Fe3（PO4）2（S）、Fe（OH）2（S）、Fe2+、Fe（OH）+、Fe（OH）3-、OH-、H+。利用溶液平衡探討沉淀平衡機(jī)理研究。

3 ?氫氧化物沉淀與磷酸鹽）沉淀的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)

在同一pC-pH圖上繪制與磷酸鹽沉淀相平衡的各物種（包括各物質(zhì)衍生物）的pC-pH圖和與氫氧化物沉淀相平衡的各物種的pC-pH圖，并分別繪制其相應(yīng)的總鐵濃度CT-Fe曲線。總磷濃度TP分別為0.01mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、10 mg/L、100 mg/L。

圖4-1為以總磷濃度等于1.0 mg/L條件下繪制的pC-pH圖。圖中，與磷酸鹽沉淀相平衡的總鐵濃度曲線（TFe線）和與氫氧化物沉淀相平衡的總鐵濃度曲線交于O點(diǎn)，其稱為臨界共存點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的pH定義為pHO，稱為臨界共存pH。

當(dāng)溶液的pHpHO時(shí)，溶液體系的總鐵濃度受Fe（OH）2（S）控制，稱為Fe（OH）2（S）控制體系。當(dāng)溶液的pH=pHO時(shí)，F(xiàn)e（OH）2（S）與Fe3（PO4）2（s）同時(shí)存在，共同控制溶液的總鐵濃度。當(dāng)溶液的pHpHO時(shí)，溶液體系的總鐵濃度受Fe（OH）3（S）控制，稱為Fe（OH）3（S）控制體系。當(dāng)溶液的pH=pHO時(shí)，F(xiàn)e（OH）3（S）與FePO4（S）可同時(shí)存在，共同控制溶液總鐵濃度[3]。

4 ?Fe3（PO4）2（s）沉淀除磷對(duì)溶解性TP的控制

對(duì)Fe3（PO4）2（s）?沉淀法除磷，當(dāng)溶液體系的pHpHO時(shí)為氫氧化物沉淀控制體系，平衡的總磷濃度隨pH值增加逐漸提高[4]。圖4-2以TP = 1.0mg/l為例，表達(dá)總磷平衡濃度隨pH增加的變化。

磷酸鹽沉淀控制體系中，總磷TP濃度不同，其平衡的總鐵濃度TFe也不同。圖4-3為總磷濃度TP分別為0.01、0.1、1.0 、10等的TFe- Fe3（PO4）2（S）曲線。圖中同時(shí)繪制了與氫氧化物沉淀相平衡的總鐵濃度曲線曲線與一簇不同TP濃度的曲線相交，表達(dá)出共存臨界點(diǎn)O及對(duì)應(yīng)的pHO隨總磷濃度TP的變化。

對(duì)pHO隨總磷濃度TP的變化的關(guān)系另行整理，繪制出其關(guān)系圖4-4。

總結(jié)

PC-PH圖直觀清楚的展示了各物質(zhì)形成沉淀的區(qū)域和各物質(zhì)羥基配合物與固體氫氧化物相平衡時(shí)在各個(gè)PH值下所存在的濃度，可以直觀的推導(dǎo)得知各圖中某一物質(zhì)上的任何濃度，其都將使各物質(zhì)的氫氧化物沉淀過(guò)飽和[5]。并且各物質(zhì)的氫氧化物沉淀的邊界將是PH為常值的直線與所有線所交的最大濃度的物質(zhì)線上方的某處。在特定PH時(shí)，氫氧化物沉淀的邊界應(yīng)該是在這些物種濃度之和的點(diǎn)上，并且可以直觀的得到各物質(zhì)在特定PH值下的濃度[6]。為實(shí)踐工程提供了理論基礎(chǔ)，在一定程度上減少了試驗(yàn)藥品的浪費(fèi)，和減少成本的投加。

參考文獻(xiàn)

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[6]閔乃本.晶體生長(zhǎng)的物理基礎(chǔ)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982

Abstract：?The main body of chemical dephosphorization process is Fe2 +， Fe3 +， and so on. Each ion reacts with phosphoric acid group in?wastewater to form crystalline phosphate precipitate. After chemical precipitation， flocculation and solid-liquid separation， phosphorus removal was achieved. The function of each agent in?chemical phosphorus removal process affects its growth kinetics， chemical balance and dosing relationship， which are important theoretical basis in?chemical phosphorus removal process.

Key words：?Chemical phosphorus removal;Fe2+;Fe3+