1 化学除磷的反应机理
化学除总磷的反应机理是在污水处理工艺中投加金属盐类等除磷药剂形成不可溶性的磷酸盐或多聚磷酸盐沉淀产物，然后再通过沉淀分离或过滤分离等方法从污水中去除磷酸盐。药剂投加后，首先，金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物; 然后，在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体; 最后，絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法将水体分开，得到净化的废水和化学污泥，从而实现化学除磷的目的。因此，化学除磷过程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分离四个步骤，其本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程［5］。在这个过程中沉析和凝聚反应发生的非常快，被认为是同时发生的，凝聚时形成的主粒子，在絮凝过程中相互结合形成更大的粒子———絮体，以利于沉淀或者固液分离，由上述分析可知，化学除磷效率与沉析和絮凝过程直接相关，沉析、凝聚与磷酸盐化合物种类与化学除磷药剂的种类及pH 等因素有关，絮凝过程与除磷工艺形式有关，因此，要提高化学除磷效率必须从化学除磷药剂的种类、反应环境的pH 及除磷工艺等因素考虑。
2 化学除磷药剂的种类
目前用于污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、改性硅藻土及复合絮凝剂等。
2． 1 铝盐化学除磷药剂
铝盐化学除总磷药剂主要有硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝等。三价铝盐药剂除磷的反应包括两个反应过程［6］: 1) 三价铝离子与污水中的磷酸根发生沉淀反应，生成沉淀化合物AlPO4; 2) 三价铝
离子发生水解反应，生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物Al ( OH) 2 + ，Al ( OH) 1 +2和多核羟基络合物Al( OH) ( 3n － m) +m( n ＞ 1，m≤3n) ，然后，多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果，从而实现化学除磷［7］。Al3 + 水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH 的影响，同时金属离子也会与OH－ 发生反应，从而与PO3 －4形成竞争反应不利于除磷，由此可见，铝盐化学除磷过程中控制合适的pH 是非常重要的。铝盐除磷理想的pH = 5． 8 ～ 6． 9［5］。值得注意的是经用铝盐除磷药剂处理后出水中的铝含量大幅度增加［8］，可能会造成排放水体中铝盐超标，引起微生物铝中毒，因此需要控制投加量。
2． 2 铁盐除磷药剂
铁盐除磷药剂主要有硫酸亚铁、氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似，之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2 + 除磷效率与pH相关，但有关Fe2 + 除磷最佳pH 存在争议: J． THISTLETON 等认为pH = 8 时Fe2 + 除磷效果最好［9］，但王文超等认为pH = 7． 5 ～ 8． 5不易生成沉淀［3］，从而降低了除磷效率。Fe2 + 除磷需要较高pH值，而污水厂处理中pH 值往往低于7． 5，另外，在水中Fe3( PO4)2没有FePO4稳定，这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用，实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2 + 氧化成Fe3 + 来提高化学除磷效率。铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定，而具有沉降速度快的优点，因此实际应用比较多，但是具有出水浊度与色度高、对出水pH 影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点［10］，同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一
个重要因素，这些缺点限制其使用范围［12］。由于需要较高的pH，同时钙盐除磷药剂还会引起池壁或渠、管壁上结垢及曝气管堵塞等，因此钙盐除磷药剂在城市污水处理厂中应用的比较少。磷酸氨镁法是近几年国际上非常流行的废水除磷方法［12］，但我国还未出现相关的报道。
2． 3 复合新型除磷药剂
复合新型除磷药剂主要有聚氯化铝铁( PAFC) 、聚氯化铝( PAC) 、聚氯化铁( PFC) 、聚合硫酸铁( PFS) 、聚亚铁、聚氯硫酸铁( PFCS) 、聚合硫酸氯化铝铁( PAFCS) 、聚合硫酸铝铁( PFAS) 以及
改性硅藻土等。这些新型除磷药剂基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能，凝聚性能良好，絮凝体生成迅速，密集度高且质量大，沉降性能优越，沉降的污泥脱水性能好，无二次污染，适用
水体pH 值范围广，具有较强的去除效果，而且药剂生产工艺简单，原料易得，生产成本低。其中PAFC 在污水厂中应用的比较多，原因在于PAFC 结合了铝盐和铁盐的双重优点，化学反应速度
快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点［13， 14］。因此，PAFC 既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足，同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点［15］。改性硅藻土是最近新使用的化学除磷药剂，其组成包括硅藻土、PAC 和石灰等，其中的PAC 和石灰可与PO3 +4反应生成AlPO4和Ca5( PO4)3OH 等沉淀物，同时硅藻土具有吸附、混凝、过滤、共沉等作用，能充分接触并除去水中的PO3 +4［16-18］，因此除磷效果较稳定，出水TP 变化较小。由上述的分析可知，复合新型除磷药剂，如聚氯化铝铁结合传统铁盐铝盐除磷药剂的优点，适用范围和条件较广，除磷效果好，而且对污水处理系统中微生物影响较小，具有良好的发展前景。
3 结语
由于脱氮除磷之间固有的矛盾，加上缺少必要的工艺优化，单纯依靠生物方法处理后总磷很难稳定达到一级A 标准的要求，因此，化学除磷作为污水生物除磷处理的一种补充和强化措施，具有不可替代的作用，因此，加强化学除磷工艺和除磷药剂开发的科学研究工作是非常必要的，进而解决化学除磷过程的关键技术问题和难点。新型除磷药剂的开发、应用控制方法和工艺需要进一步加强，力求化学除磷药剂的使用对污水生物处理系统负面影响小，更好的发挥生物化学联合协同除磷的优势，降低药剂费用，减少和妥善处理产生的污泥。