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近年来随着工农业生产快速增长、人口剧增、含磷洗涤剂和农药化肥大量使用致使磷在环境中过量导致水环境污染和水体的富营养化日益严重，研究开发经济、高效的除磷的污水处理技术已成为水污染控制工程的研究重点。
生物除磷的原理
生物除磷的基本原理是利用一种被称为聚磷菌的细菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内的聚合磷酸盐；而在好氧条件下又能超过其生理需要从水中吸收磷，并将其转化为细胞体内的聚合磷酸盐，从而形成富含磷的生物污泥，通过沉淀从系统中排出这种富磷污泥，达到从废水中除磷的效果。
在厌氧区内的释磷过程
在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌通过发酵作用将溶解性BOD转化为挥发性有机酸(VFA)，聚磷菌吸收VFA并进入细胞内，同化合成为胞内碳源的储存物—聚-β-羟基丁酸盐(PHB)，所需的能量来源于聚磷菌将其细胞内的有机态磷转化为无机态磷的反应，并导致磷酸盐的释放。
在好氧区内的吸磷过程
聚磷菌的活力得到恢复并以聚磷的形态储存超出生长需要的磷量，通过对PHB的氧化代谢产生能量用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式储存起来，磷酸盐从液相去除。产生的高磷污泥通过剩余污泥的形式得到排放，从而将磷从系统中去除。
影响生物除磷的因素
(1) 溶解氧
生物除磷要求创造适合聚磷菌生长的环境，从而使聚磷菌群体增殖。在工艺上可设置厌氧、好氧交替的环境条件，使聚磷菌获得选择性增长。
首先必须在厌氧区控制严格的厌氧环境，厌氧段的DO要严格控制在0.2mg/L以下。
其次在好氧区提供充足的溶解氧，DO要控制在2mg/L以上。
(2) 硝酸盐
硝酸盐在厌氧阶段存在时，反硝化细菌与聚磷菌竞争优先利用底物中甲酸、乙酸、丙酸等低分子有机酸，聚磷菌处于劣势，抑制了聚磷菌的磷释放。只有在污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足够时，硝酸盐的存在才可能不会影响除磷效果。
(3) pH与碱度
污水生物除磷好氧池的适宜pH为6~8。污水中保持一定的碱度具有缓冲作用，为使好氧池的pH维持在中性附近，池中剩余总碱度宜大于70mg/L。
(4) BOD₅/TP
聚磷菌厌氧释磷时，伴随着吸收易降解有机物贮存于菌体内，若BOD₅/TP比值过低，影响聚磷菌在释磷时不能很好地吸收和贮存易降解有机物，从而影响其好氧吸磷，使除磷效果下降。一般认为，进水BOD₅/TP大于15，才可以获得理想的除磷效果。为此，可以采用部分进水和跨越初沉池的方法，获得除磷所需的BOD₅量。
(5) 污泥龄
生物除磷主要是通过排除剩余污泥来实现的，因此剩余污泥的多少会对除磷效果产生影响，污泥龄短的系统产生的剩余污泥较多，可以取得较高的除磷效果。
(6) 温度
一般来说，温度在10~30℃，都可以取得较好的除磷效果。
污水生物除磷工艺
除磷工艺流程可分为主流程除磷工艺和侧流程除磷工艺两类。
主流除磷工艺的厌氧段在处理污水的水流方向上，其代表工艺有A/O、A²/O、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT、改良型UCT、SBR以及氧化沟工艺。
侧流除磷工艺的厌氧段不在水流方向上，而是在回流污泥的侧流上。具体方法是将部分含磷回流污泥分流到厌氧段释放磷，再用石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。
常用生物除磷工艺：
A²/O工艺
A²/O工艺是在A/O工艺的基础上增加了一个缺氧阶段，使好氧区中的混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮，从而使除磷和脱氮相结合。缩小了曝气区的体积。但是由于存在内循环，系统排放的剩余污泥中只有少部分经历了完整放磷吸磷过程，其余基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。而且为了降低回流污泥中的硝酸盐，必须提高混合液回流量，从而增加电耗。
Phostrip工艺
该工艺把生物法和化学除磷法结合在一起，将一部分回流污泥(约为进水流量的10%～20%)分流到厌氧池除磷，污泥在厌氧池中通常停留8～12h，聚磷菌则在厌氧池中进行磷的释放，脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷。含磷上清液进入化学沉淀池，投加石灰生成沉淀。它除磷效率可达90%以上，处理出水含磷量可低于1mg/L，对进水水质波动的适应性较强，较少受进水BOD的影响。
氧化沟工艺
氧化沟工艺由于其特殊的运行方式，在空间上形成了缺氧、好氧的交替变化，达到了硝化、反硝化和生物除磷的目的。其可在低负荷和较长的泥龄条件下运行，由于无需回流，比一般工艺节能10%～20%。若水量大或负荷高，则工艺占地面积会很大。
生物除磷处理设施运行管理的注意事项
厌氧段是生物除磷关键的环节，其容积一般按0.5~2h的水力停留时间确定，如果进水容易生物降解的有机物含量较高，应当设法减少水力停留时间，以保证好氧段进水的BOD₅含量。
如果磷的排放标准很高，而所选除磷工艺不能满足出水要求，可增加化学除磷或过滤处理去除水中残留的低含量磷。
在污泥处理过程中如果出现厌氧状态，剩余污泥中的磷就会重新释放出来。重力浓缩容易产生厌氧状态，有除磷要求的剩余污泥不能采用这种方法，而应当使用气浮浓缩、机械浓缩、带式重力浓缩等不产生厌氧状态的浓缩方法。如果只能选用重力浓缩时，必须在工艺流程中增设化学沉淀设施去除浓缩上清液中所含的磷。
泥龄是影响生物脱氮除磷的重要因素。脱氮要求越高，所需泥龄越长，对除磷越不利。尤其是在进水BOD₅/TP小于20时，泥龄要控制的越短越好。但如果进水BOD₅偏低，活性污泥增长缓慢，就不可能将泥龄控制得太短，此时需要化学法除磷。
