地表水磷酸盐含量过高的化学处理方法

地表水中磷酸盐含量过高是导致水体富营养化的关键因素之一，会引发藻类爆发性繁殖(水华)、水体溶解氧下降、水生生物死亡、水质恶化等一系列严重的生态环境问题。为有效控制磷酸盐污染，化学处理方法因其反应迅速、效果显著、操作相对简便等特点，在水源地保护、景观水体治理、污水处理厂深度除磷等领域发挥着重要作用。以下介绍几种主要的化学处理技术：

1、化学沉淀法

向含磷水体中加入金属盐类药剂，使其与磷酸根离子(PO₄³⁻)反应生成不溶性磷酸盐沉淀，再通过固液分离(如沉淀、过滤)将磷从水中去除。

常用药剂：硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝等。铝离子与磷酸根反应生成磷酸铝沉淀。反应受pH影响显著，最佳pH范围通常在6.0-7.0之间。铝盐絮凝效果好，形成的絮体较大易于沉降。

铁盐：三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁等。铁离子(Fe³⁺)与磷酸根生成磷酸铁沉淀。铁盐除磷的最佳pH范围较宽(5.0-8.0)。铁盐形成的絮体密实，沉降性能好，且具有脱色和除臭效果。硫酸亚铁需氧化成三价铁才具有良好除磷效果。

钙盐：主要是石灰(氢氧化钙)。在高pH值(通常>10)条件下，钙离子与磷酸根反应生成羟基磷灰石沉淀。石灰法除磷效率高，同时能提高水体碱度和硬度，但会显著提高pH值，后续可能需要回调pH，且产生的污泥量较大。

2、吸附法

利用具有高比表面积和丰富表面官能团的多孔吸附材料，通过物理吸附、离子交换或配位络合等作用，将水中的磷酸根离子吸附固定在其表面，从而达到去除目的。

常用吸附剂：沸石、膨润土、凹凸棒石、活性氧化铝、天然铁矿等。成本较低，但吸附容量通常有限，选择性可能不高。

工业副产品/废弃物：粉煤灰、钢渣、赤泥等。可实现废物资源化利用，成本低，但吸附性能和稳定性差异较大，可能释放其他离子。

人工合成材料：镧/锆/铁等金属负载型吸附剂(如镧改性膨润土、锆负载树脂)、金属有机框架材料、特定的离子交换树脂等。吸附容量高、选择性好、再生性能可能较优，但成本通常较高。

3、结晶法（诱导结晶除磷）

通过向水体中投加镁盐(如氯化镁)和调节pH(通常在碱性范围)，提供镁离子(Mg²⁺)和氨氮(NH₄⁺，有时需额外补充)，诱导磷酸铵镁结晶(俗称鸟粪石，MgNH₄PO₄·6H₂O)的形成。生成的结晶颗粒较大，易于通过沉淀或过滤去除。

化学处理是应对地表水磷酸盐污染快速有效的重要手段。化学沉淀法(铝盐、铁盐、钙盐)技术成熟，效果稳定，是应用最广泛的方法，但面临药剂成本和污泥处置压力。吸附法在低浓度磷去除和避免pH波动方面有优势，吸附剂的性能和成本是关键。结晶法具有资源化回收磷的潜力，特别适用于特定水质条件。在实际应用中，往往需要根据具体水质、处理目标、经济成本和环境要求，选择最合适的单一方法或组合工艺(如化学沉淀+过滤、吸附+再生)。