提到磷我總會想到“鬼火”這個詞，其實“鬼火”就是“磷火”，早些年在農村“鬼火”還是比較常見的，出現地方多數為墓地附近...
導致鬼火出現的罪魁禍首就是我們今天要聊的磷，磷是植物生長的三大要素之一（氮、磷、鉀），其實我們在日常省中常見的殺蟲劑丶洗衣粉丶牙膏丶洗髮液、淋浴露、護膚乳液和除垢劑中都含有磷，磷存在於人體所有細胞中，磷是維持骨骼和牙齒的必要物質，幾乎參與所有生理上的化學反應。磷還是使心臟有規律地跳動、維持腎臟正常機能和傳達神經刺激的重要物質。沒有磷時，煙酸(又稱為維生素B3)不能被吸收;磷的正常機能需要維生素(維生素食品) D 和鈣(鈣食品)來維持。磷對於動植物來說都是必不可少的養分。
提到磷不得不說到三聚磷酸鈉，說起三聚磷酸鈉有的朋友應該還不是很熟悉，但相信朋友們都聽說過無磷洗衣粉。無磷洗衣粉中的磷就是指的三聚磷酸鈉。三聚磷酸鈉不僅是工業用原料，還是一種被批准的食品添加劑，被廣泛用於肉類食品、果汁飲料、奶製品等。因其用途廣泛、非常神奇，所以許多人幾乎每天都在吃它用它。
磷是所有生物生命所必須的元素，它的作用不能被任何其他養分所代替，但磷也與環境退化有關，這主要是含磷汙水被排放到河流、湖泊中，造成水體中生物富營養化，所謂富營養化，是指水中氮、磷、碳等營養物質過剩而導致水生植物過度繁殖，使水體透明度下降，氧氣含量下降，魚蝦死亡，飲水源惡化。水體中的植物營養物質積聚到一定程度後，水體過分肥沃、藻類繁殖特別迅速，使水域生態系統遭到破壞。藻類有惡臭，還有毒，表面有一層膠質膜，呈現各種顏色，能嚴重影響水質。就會形成赤潮及水華現象。
廢水中的磷一般包含，有機磷，正磷和次磷三種，去除磷的工藝有化學除磷生物除磷兩種，生物除磷是一種相對經濟的除磷方法，但由於該除磷工藝目前還不能保證穩定達到0.5mg/l出水標準的要求，所以要達到穩定的出水標準，常需要採取化學除磷措施來滿足要求。
化學除磷是通過化學沉析過程完成的，化學沉析是指通過向汙水中投加無機金屬鹽藥劑，其與汙水中溶解性的鹽類，如磷酸鹽混合後，形成顆粒狀、非溶解性的物質，這一過程涉及的是所謂的相轉移過程，反應方程舉例如式1。實際上投加化學藥劑後，汙水中進行的不僅僅是沉析反應，同時還進行著化學絮凝反應，所以必須區分化學沉析和化學絮凝的差異。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl （式1）
汙水沉析反應可以簡單的理解為：水中溶解狀的物質，大部分是離子狀物質轉換為非溶解、顆粒狀形式的過程，絮凝則是細小的非溶解狀的固體物互相粘結成較大形狀的過程，所以絮凝不是相轉移過程。
在汙水淨化工藝中，絮凝和沉析都是極為重要的，但絮凝是用於改善沉澱池的沉澱效果，而沉析則用於汙水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工藝實現相的轉換，則當向汙水中投加了溶解性的金屬鹽藥劑後，一方面溶解性的磷轉換成為非溶解性的磷酸金屬鹽，也會同時產生非溶解性的氫氧化物(取決於PH值)。另一方面，隨著沉析物的增加及較小的非溶解性固體物聚積成較大的非溶解性固體物，使穩定的膠體脫穩，通過速度梯度或擴散過程使脫穩的膠體互相接觸生成絮凝體。最後通過固—液分離步驟，得到淨化的汙水和固一液濃縮物(化學汙泥)，達到化學除磷的目的。
根據化學沉析反應的基礎，為了生成磷酸鹽化合物，用於化學除磷的化學藥劑主要是金屬鹽藥劑和氫氧化鈣(熟石灰)。許多高價金屬離子藥劑投加到汙水中後，都會與汙水中的溶解性磷離子結合生成難溶解性的化合物。出於經濟原因，用於磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+、Al3+和Fe2+鹽和石灰。這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態使用的。二價鐵鹽僅當汙水中含有氧，能被氧化成三價鐵鹽時才能使用。Fe2+在實際中為了能被氧化常投加到曝氣沉砂池或採用同步沉析工藝投加到曝氣池中，其效果同使用Fe3+一樣，反應式如式2、3。
Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 （式2）
Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5 （式3）
與沉析反應相競爭的反應是金屬離子與OH的反應，所以對於各種不同的金屬鹽產品應注意的是金屬的離子量，反應式如式4、5。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓ （式4）
Fe3++3OH-→Fe(OH)3 （式5）
金屬氫氧化物會形成大塊的絮凝體，這對於沉析產物的絮凝是有利的，同時還會吸附膠體狀的物質、細微懸浮顆粒。需要注意的是有機物在以化學除磷為目的化學沉析反應中的沉析去除是次要的，但在分離時有機性膠體以及懸浮物的凝結在絮凝體中則是決定性的過程。
沉析效果是受PH值影響的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受PH的影響。對於鐵鹽最佳PH值範圍為5.0～5.5，對於鋁鹽為6.0～7.0，因為在以上PH值範圍內FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會給汙水和汙泥處理還會帶來益處，比如會降低汙泥的汙泥指數，有利於沼氣脫硫等。
由於金屬鹽藥劑的投加會使汙水處理廠出水中的Cl-或SO2-4離子含量增加。如果沉析藥劑溶液中另外含有酸的話，則需特別加以注意。
投加金屬鹽藥劑後相應會降低汙水的鹼度，這也許會對淨化產生不利影響。當在同步沉析工藝中使用硫酸鐵時，必須考慮對硝化反應的影響。
另外，如果汙水處理廠汙泥用於農業，使用金屬鹽藥劑除磷時必須考慮鋁或者鐵負荷對農業的影響。
除了金屬鹽藥劑外，氫氧化鈣也用作沉析藥劑。在沉折過程中，對於不溶解性的磷酸鈣的形成起主要作用的不是Ca2+，而是OH-離子，因為隨著pH值的提高，磷酸鈣的溶解性降低，採用Ca(OH)2除磷要求的pH值為8.5以上。磷酸鈣的形成是按反應式6進行的：
5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 （式6）
但在pH值為8.5到10.5的範圍內除了會產生磷酸鈣沉析外，還會產生碳酸鈣，這也許會導致在池壁或渠、管壁上結垢，反應式如式7。
Ca2++CO32-→CaCO3 （式7）
與鈣進行磷酸鹽沉析的反應除了受到PH值的影響，另外還受到碳酸氫根濃度(鹼度)的影響。在一定的PH值惰況下，鈣的投加量是與鹼度成正比的。
對於軟或中硬的汙水，採用鈣沉析時，為了達到所要求的PH值所需要的鈣量是很少的，具有強緩衝能力的汙水相反則要求較大的鈣投加量。
化學沉析工藝是按沉析藥劑的投加地點來區分的，實際中常採用的有：前沉析、同步沉析和後沉析或在生物處理之後加絮凝過濾。
(1)前沉析
前沉析工藝的特點是沉析藥劑投加在沉砂池中，或者初次沉澱池的進水渠(管)中，或者文丘裡渠(利用渦流)中。其一般需要設置產生渦流的裝置或者供給能量以滿足混合的需要。相應產生的沉析產物(大塊狀的絮凝體)則在一次沉澱池中通過沉澱而被分離。如果生物段採用的是生物濾池，則不允許使Fe2+藥劑，以防止對填料產生危害(產生黃鏽)。
前沉析工藝特別適合於現有汙水處理廠的改建(增加化學除磷措施)，因為通過這一工藝步驟不僅可以去除磷，而且可以減少生物處理設施的負荷。常用的沉析藥劑主要是生灰和金屬鹽藥劑。經前沉析後剩餘磷酸鹽的含量為1.5-2.5mg/1，完全能滿足後續生物處理對磷的需要。
(2)同步沉析
同步沉析是使用最廣泛的化學除磷工藝，在國外約佔所有化學除磷工藝的50%。其工藝是將沉析藥劑投加在曝氣池出水或二次沉澱池進水中，個別情況也有將藥劑投加在曝氣池進水或迴流汙泥渠(管)中。目前很多汙水廠都採用，如廣州大坦沙汙水處理廠三期就是採用的同步沉析，加藥對活性汙泥的影響比較小。
(3)後沉析
後沉析是將沉析、絮凝以及被絮凝物質的分離在一個與生物設施相分離的設施中進行，因而也就有二段法工藝的說法。一般將沉析藥劑投加到二次沉澱池後的一個混合池(M池)中，並在其後設置絮凝池(F池)和沉澱池(或氣浮池)。
對於要求不嚴的受納水體，在後沉析工藝中可採用石灰乳液藥劑，但必須對出水PH值加以控制，比如採用沼氣中的CO2進行中和。
採用氣浮池可以比沉澱池更好地去除懸浮物和總磷，但因為需恆定供應空氣而運轉費用較高。
三種工藝的優缺點
汙水除磷常用的藥劑類型
閱讀更多 水處理人 的文章
