滕非　南国英　罗国伟　郭林虎

摘要：化学除磷法处理过程的主体为Fe2+、Fe3+等，各离子与废水中的磷酸基团反应生成晶形的磷酸盐沉淀物。经化学沉淀、絮凝和固液分离后达到除磷的目的。各药剂在化学除磷法中的作用影响其生长的动力学，其化学平衡及投加药剂的计量关系等，是化学除磷法处理过程中重要的理论基础。

关键词：化学除磷;Fe2+;Fe3+

中图分类号：X703        文献标识码：

收稿时间：2020-05-03

项目基金：河北建筑工程学院校创新基金—农村生活污水处理工艺研究（XB201932）。

作者简介：滕非（1993-），女，硕士研究生，研究方向：水处理技术研究

目前我国仍含有大量的N、P的污水排入地表水体，使收纳水体发生了不同程度的富营养化问题，通过实验分析发现磷是水体富营养化的主要限制因素[1]。在污水中，各金属离子存在不同种类的配位体，他们不仅影响固体的溶解度而且还控制了所形成的固体类型。我们研究在25℃时污水中，污水中投加金属离子（Fe2+、Fe3+），所形成的配位体形式、各个物质在不同PH下的浓度关系及氢氧化物沉淀与磷酸盐沉淀平衡相的PC-PH图[2]。

1  Fe3（PO4）2（s）沉淀法去除污水中PO43-的沉淀平衡基础

1.1利用金属离子进行化学除磷沉淀，水中与所加入的金属离子与磷酸根反应，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+。利用溶液平衡探讨沉淀平衡机理研究。

3  氢氧化物沉淀与磷酸盐）沉淀的竞争效应

在同一pC-pH图上绘制与磷酸盐沉淀相平衡的各物种（包括各物质衍生物）的pC-pH图和与氢氧化物沉淀相平衡的各物种的pC-pH图，并分别绘制其相应的总铁浓度CT-Fe曲线。总磷浓度TP分别为0.01mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、10 mg/L、100 mg/L。

图4-1为以总磷浓度等于1.0 mg/L条件下绘制的pC-pH图。图中，与磷酸盐沉淀相平衡的总铁浓度曲线（TFe线）和与氢氧化物沉淀相平衡的总铁浓度曲线交于O点，其称为临界共存点。对应的pH定义为pHO，称为临界共存pH。

当溶液的pHpHO时，溶液体系的总铁浓度受Fe（OH）2（S）控制，称为Fe（OH）2（S）控制体系。当溶液的pH=pHO时，Fe（OH）2（S）与Fe3（PO4）2（s）同时存在，共同控制溶液的总铁浓度。当溶液的pHpHO时，溶液体系的总铁浓度受Fe（OH）3（S）控制，称为Fe（OH）3（S）控制体系。当溶液的pH=pHO时，Fe（OH）3（S）与FePO4（S）可同时存在，共同控制溶液总铁浓度[3]。

4  Fe3（PO4）2（s）沉淀除磷对溶解性TP的控制

对Fe3（PO4）2（s） 沉淀法除磷，当溶液体系的pHpHO时为氢氧化物沉淀控制体系，平衡的总磷浓度随pH值增加逐渐提高[4]。图4-2以TP = 1.0mg/l为例，表达总磷平衡浓度随pH增加的变化。

磷酸盐沉淀控制体系中，总磷TP浓度不同，其平衡的总铁浓度TFe也不同。图4-3为总磷浓度TP分别为0.01、0.1、1.0 、10等的TFe- Fe3（PO4）2（S）曲线。图中同时绘制了与氢氧化物沉淀相平衡的总铁浓度曲线曲线与一簇不同TP浓度的曲线相交，表达出共存临界点O及对应的pHO随总磷浓度TP的变化。

对pHO随总磷浓度TP的变化的关系另行整理，绘制出其关系图4-4。

总结

PC-PH图直观清楚的展示了各物质形成沉淀的区域和各物质羟基配合物与固体氢氧化物相平衡时在各个PH值下所存在的浓度，可以直观的推导得知各图中某一物质上的任何浓度，其都将使各物质的氢氧化物沉淀过饱和[5]。并且各物质的氢氧化物沉淀的边界将是PH为常值的直线与所有线所交的最大濃度的物质线上方的某处。在特定PH时，氢氧化物沉淀的边界应该是在这些物种浓度之和的点上，并且可以直观的得到各物质在特定PH值下的浓度[6]。为实践工程提供了理论基础，在一定程度上减少了试验药品的浪费，和减少成本的投加。

参考文献

[1]（美）斯诺英克，詹金斯.水化学[M]蒋展鹏，刘希曾，译.北京：中国建筑工业出版社，1990.

[2]（英）A.L.威尔逊.水的分析化学[M].曲善慈，译.北京：中国建筑工业出版社，1982.

[3]（瑞士） W.斯塔姆，（美）J.J.摩尔根.水化学-天然水体化学平衡导论.[M]北京：科学出版社，1987.

[4]陈绍炎.水化学[M].北京：水利电力出版社，1989.

[5]（苏）阿列金.水化学[M]袁龙蔚，译.北京：水利出版社，1957.

[6]闵乃本.晶体生长的物理基础[M].上海：上海科学技术出版社，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+