磷酸钙沉淀法同步去除污泥水中磷和腐殖质

在含有HS、Ca2+和PO43-的溶液中，除Ca2+与PO43-反应生成磷酸钙晶体外，HS会与Ca2+发生螯合作用消耗Ca2+;同时磷酸钙晶体吸附的HS会覆盖其活性位点，阻碍晶体生长.因此，HS浓度增加会增大自身的去除量，也会造成Ca/P下降，除磷效率降低.

3.1.2 pH的影响

在水温25 ℃，Ca/P=2.0，HS浓度30 mg ˙ L-1条件下，pH对正磷和HS去除率的影响如图  2所示.正磷去除率与pH的关系呈S形曲线:随pH升高，正磷去除率由pH=7.5时的11.9%缓慢上升至9.5时的24.7%，随后快速上升至10.5时的58.8%，pH进一步升高至12.0时则基本维持不变.HS去除率则由pH=7.5时的60.9%逐渐上升至12.0时的81.2%.

pH < 9，9~12和>  12时，正磷主要形态分别为H2PO4-，HPO42-和PO43-.钙磷沉淀物包括4种:羟基磷灰石(HAP，Ca5(PO4)3(OH))，磷酸八钙(OCP，Ca8H2(PO4)6  ˙ 5H2O)，二水合磷酸氢钙(DCPD，CaHPO4 ˙ 2H2O)和磷酸三钙(TCP，Ca3(PO4)2 ˙  nH2O)，其中HAP最稳定.磷酸钙沉淀反应机理如下:

由式(1)~(4)知，由于碱性条件下磷会以PO43-和HPO42-的形式存在，磷酸钙沉淀更易形成.  Song等研究表明，pH从7.49增加到9.77，磷酸钙沉淀反应热力学驱动力明显增加，且碱性条件下易于形成具有凝聚作用的Ca(OH)2，正磷去除率显著增大.在pH  7.5~9.5条件下，虽然正磷去除率较低，但HS去除率较高(图  2).这是因为弱碱性条件下HS主要以大分子聚集态形式存在，易于和磷酸钙晶体一起沉淀.除了以大分子聚集态共沉淀外，HS中的羧基、酚羟基、羰基和氨基还能形成金属配合物而去除.

3.1.3 Ca/P的影响

在水温25 ℃，pH=10.5，HS浓度30 mg ˙ L-1条件下，Ca/P对正磷和HS去除效果的影响如图  3所示.随Ca/P由1.0增加至3.0，正磷去除率由22.1%线性增加至79.0%，HS去除率则由46.0%增至86.9%.当Ca/P进一步升高至4.5时，正磷和HS去除率增幅趋缓.

图 3 Ca/P对正磷和HS去除效果的影响