在废水处理领域，石灰不仅发挥着中和剂的角色，还能作为高效的除磷剂。此外，其具备的混凝功能和降低污泥含水率的效果也备受瞩目。
1、石灰法除磷的原理
生石灰，作为水处理的得力助手，其高碱度特性使得它能够迅速回调水质的PH值，且成本相对较低。而熟石灰在处理污水时，同样能够有效调节水质的PH值，并对水质中的总磷起到去除作用。考虑到生石灰与水反应时释放的高热量，熟石灰通常被选为除磷剂。
石灰除磷的核心原理在于向水中投加石灰，随着氢氧根离子的形成，污水的PH值逐渐上升。此时，污水中的磷与石灰中的钙发生反应，形成〔Ca5(OH)(PO4)3〕，即羟磷灰石。其反应方程式为：
5Ca2++OH-+3PO43-→Ca5(OH)(PO4)3↓
石灰进入水中后，首先与水的碱度反应生成碳酸钙沉淀，随后过量的钙离子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，而非废水的磷酸盐含量。然而，高PH值可能对水体生物的生长产生一定影响，同时钙盐除磷药剂还可能引发池壁、渠道或管道结垢以及曝气管堵塞等问题，因此在河道治理和城市环境污水处理厂中的应用相对较少。
2、影响石灰除磷的因素
（1）PH值
PH值是决定除磷效果的关键因素。随着PH值的上升，羟基磷灰石的溶解度迅速下降，磷的去除率则迅速增加。当PH值超过9.5时，水中的所有磷酸盐都将转化为不溶性沉淀。为确保最佳除磷效果，通常建议将PH值控制在9.5至10之间。针对不同废水，石灰的投加量应通过试验确定。例如，若要使处理水中的磷含量低于1mg/L，对于二级处理水，PH值应维持在9.5以上；而对于原废水，PH值则应达到11以上。
（2）磷的形态
比较正磷酸盐与聚磷酸盐两种磷的形态时，我们发现聚磷酸盐的去除率低于正磷酸盐。在聚磷酸盐中，各种形态的磷去除难易程度依次为：焦磷酸盐、三聚磷酸盐、偏磷酸盐，后者较为困难。当聚磷酸盐与正磷酸盐共存时，聚磷酸盐的去除效果将与正磷酸盐相近。
（3）原废水中钙的浓度
原废水中钙的浓度对磷的去除效果也有影响。当PH值为10.5且流入水中的钙含量超过40mg/L时，处理水中磷的含量将低于0.25mg/L。在石灰混凝沉淀除磷处理工艺中，使用熟石灰（Ca(OH)2）作为混凝剂的效果优于生石灰(CaO)，而直接投加钙盐的效果更佳。
（4）镁硬度的影响
废水的镁硬度同样影响石灰法除磷的效果。在高PH值条件下，镁硬度可能导致生成Mg(OH)2沉淀，形成胶体沉淀物，这不仅消耗了石灰，还可能不利于污泥脱水。
（5）温度的影响
随着水体温度的升高，石灰除磷的去除率也相应提高。
3、石灰除磷的注意事项
石灰作为混凝剂时，并不适用于同步除磷，而更适合用于前置或后置除磷。当前置除磷后，污水的PH值较高，进入生物处理系统前需调节PH值；当用于后置除磷时，处理后的出水也必须调节PH值以满足排放要求。此外，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。
值得注意的是，使用石灰除磷会导致污泥量较铝盐或铁盐大很多，因此在实际应用中较少采用。为了提高除磷效果，可以加入少量阴离子、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，有助于分散的游离金属磷酸盐絮体混凝和沉淀。
4、石灰除磷的投加步骤
（1）投加量的确定
投加量的确定需综合考虑多种因素，包括原水中磷的含量、磷的种类、设计出水磷的含量（即出水含磷的国家标准）以及设计除磷效率（即除磷剂投加后的含磷量）。最终投加量的确定应经过小试和中试的实验验证，或根据同类相似工程的经验值确定后进行中试验证，以确保出水达到相关法规要求。
（2）直接投加法
这是一种直接将石灰投加到水体中的方法，无需事先稀释。然而，这种方法的实施受到一定条件的限制。要求所处理的水体必须配备搅拌装置，否则除磷效果将大打折扣，因为石灰未能充分与水体接触，便无法与磷发生必要的化学反应。此外，直接投加石灰可能导致粉末飘散，对环境造成不利影响。
稀释投加法
将石灰按一定比例稀释后，再投加到目标水体中，这种方法的应用范围更为广泛。
投加须知
投加量：必须根据科学计算和相关实验来确定。
稀释搅拌：确保在稀释过程中进行充分搅拌。
投加点选择：最佳投加点为水流湍急、河道狭窄的区域。