石灰在废水除磷中的应用
石灰在废水处理中扮演着多重角色，不仅可以作为中和剂，还能有效去除磷元素，同时兼具混凝和降低污泥含水率的作用。
一、石灰除磷原理
生石灰(CaO)与水反应生成熟石灰(Ca(OH)2)，并释放大量热量。在实际应用中，通常选择熟石灰作为除磷剂。熟石灰作为碱性物质，能有效调节水质pH值，并与水中的磷酸盐反应生成难溶的羟基磷灰石沉淀，从而实现除磷目的。反应式如下：
5Ca2+ + OH– + 3PO43- → Ca5(OH)(PO4)3↓
需要注意的是，石灰加入水中后，会先与水中的碱度反应生成碳酸钙沉淀，过量的钙离子才会与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀。石灰的投加量主要取决于废水的碱度，而非磷酸盐含量。
石灰除磷需要较高的pH值，这可能会对水生生物造成一定影响。钙盐除磷还会导致管道结垢和堵塞等问题，因此在河道治理和城市污水处理厂中应用较少。
二、影响石灰除磷的因素
多个因素会影响石灰除磷的效果，主要包括：
1. pH值： pH值是影响石灰除磷效率的最关键因素。pH值越高，羟基磷灰石的溶解度越低，除磷效果越好。一般控制pH值在9.5-10之间可达到最佳除磷效果。
2. 磷的形态： 相比于正磷酸盐，聚磷酸盐更难去除。不同聚磷酸盐的去除难度排序为：焦磷酸盐 > 三聚磷酸盐 > 偏磷酸盐。
3. 原废水中钙的浓度： 原废水中钙离子浓度越高，除磷效果越好。当pH值为10.5，钙离子浓度高于40mg/L时，处理后水中磷的含量可低于0.25mg/L。
4. 镁硬度的影响： 高pH值条件下，镁离子会生成氢氧化镁沉淀，不仅消耗石灰，还会影响污泥脱水。
5. 温度的影响： 水温越高，石灰除磷效果越好。
三、石灰除磷的注意事项
石灰作为混凝剂时，不能用于同步除磷，只能用于前置或后置除磷。
石灰前置除磷后，需要调节pH值才能进入生物处理系统；石灰后置除磷后，也需要调节pH值才能达标排放。
石灰除磷产生的污泥量较大，可加入少量聚丙烯酰胺(PAM)等助凝剂，促进絮体沉淀。
四、石灰除磷投加步骤
1. 确定投加量： 根据原水磷含量、种类、目标出水磷含量和设计除磷效率等因素，通过小试、中试或参考类似工程经验确定最佳投加量。
2. 直接投加法： 适用于水体中已有搅拌装置的情况，但容易造成粉尘污染。
3. 稀释后投加法： 应用范围更广，操作更方便。
4. 投加注意事项：
科学计算和实验确定投加量。
稀释过程中充分搅拌。
选择水流湍急、河道狭窄处投加稀释液。