在废水处理中，石灰不仅作为中和剂，还可以作为除磷剂使用。另外，它还具有混凝和降低污泥含水率效用。生石灰在水处理应用中，可作为中和剂使用，碱度高，能快速回调水质的PH值，且使用成本较低。熟石灰用于污水处理时，有有效调节水质的PH值，对水质中的总磷有一定的去除作用。因生石灰与水反应会放出很高的热量，所以，石灰除磷一般选用熟石灰作为除磷剂！
石灰法除磷的原理的是水中投加石灰，由于形成氢氧根离子，污水的PH值上升。与此同时，污水中的磷与石灰中的钙产生反应。形成〔Ca5(OH)(PO4)3〕（羟磷灰石），其反应式如下：
5Ca2++OH-+3PO43- → Ca5(OH)(PO4)3↓
由于石灰进入水中后，首先与水的碱度发生反应生成碳酸钙沉淀，然后过量的钙离子才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀，因此所需的石灰量主要取决于待处理废水的碱度，而不是废水的磷酸盐含量。由于需要较高的 pH，对水体生物的正常生长有一定的影响，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河道治理和城市环境污水处理厂中应用的比较少。pH值是影响除磷效果大的因素，pH值对石灰除磷的影响很大，随着pH值的升高，羟基磷灰石的溶解度急剧下降，即磷的去除率迅速增加，pH值大于9.5后，水中所有磷酸盐都转为不溶性的沉淀。一般控制pH值在9.5～10之间，除磷效果最好。对于不同废水的石灰投加量，应通过试验确定。如欲使处理水中磷的含量在1mg/L以下时，对二级处理水，pH值应在9.5以上，对原废水则应在11以上。以正磷酸盐与聚磷酸盐两种磷的形态进行比较。聚磷酸盐的去除率低于正磷酸盐。在聚磷酸盐中，去除易难程度的顺序是：焦磷酸盐、三聚磷酸盐、偏磷酸盐，后者较难。如聚磷酸盐与正磷酸盐共存，则聚磷酸盐的去除效果将同正磷酸盐。原废水中钙浓度对磷的去除效果有影响，当pH值为10.5，流入水中的钙含量在40mg/L以上时，处理水中磷的含量将在0.25mg/L以下。石灰混凝沉淀除磷处理工艺，以熟石灰（Ca(OH)2）作为混凝剂效果优于生石灰(CaO)，若直接投加钙盐效果更佳。废水的镁硬度也是影响石灰法除磷的因素，因为在高pH值条件下，可以生成Mg(OH)2沉淀，而是胶体沉淀物，不但消耗石灰，而且不利于污泥脱水。石灰作混凝剂不能用于同步除磷，只能用于前置或后置除磷。
石灰用于前置除磷后污水pH值较高，进生物处理系统前需调节pH值；石灰用于后置除磷时，处理后的出水必须调节pH值才能满足排放要求；石灰还可用于污泥厌氧释磷池或污泥处理过程中产生的富磷上清液的除磷。用石灰除磷，污泥量较铝盐或铁盐大很多，因而很少采用。加入少量阴离子、阳离子或阴阳离子聚合电解质，如聚丙烯酰胺(PAM)，作为助凝剂，有利于分散的游离金属磷酸盐絮体混凝和沉淀。投加量的确定依据有以下几种因素：原水中磷含量的大小、原水磷含量的种类、设计出水磷含量的大小（出水含磷国家标准）和设计除磷效率（除磷剂投加之后的含磷量）。最终投加量的确定要经过小试和中试的实验确定，或是根据同类相似工程的经验值确定后进行中试验证，确保出水达到相关法规要求。即石灰不经过稀释而直接投加到水体中的方法，但是这种方法的使用有一定的限制因素，所加的水体中有搅拌装置，否则除磷效果非常有限，因为石灰没有充分与水体接触，就不会充分的与磷发生相关的化学反应。但是，直接投加石灰容易导致粉末的飘散，对环境不友好！将石灰经过一定的稀释比例稀释之后直接投加到目标水体中，这种方法使用的范围更广。投加点的选择：最好在水流湍急、河道狭窄处进行稀释液的投加。
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