近年來隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速增長、人口劇增、含磷洗滌劑和農(nóng)藥化肥大量使用致使磷在環(huán)境中過量導(dǎo)致水環(huán)境污染和水體的富營養(yǎng)化日益嚴重，研究開發(fā)經(jīng)濟、高效的除磷的污水處理技術(shù)已成為水污染控制工程的研究重點。
生物除磷的原理
生物除磷的基本原理是利用一種被稱為聚磷菌的細菌在厭氧條件下能充分釋放其細胞體內(nèi)的聚合磷酸鹽;而在好氧條件下又能超過其生理需要從水中吸收磷，并將其轉(zhuǎn)化為細胞體內(nèi)的聚合磷酸鹽，從而形成富含磷的生物污泥，通過沉淀從系統(tǒng)中排出這種富磷污泥，達到從廢水中除磷的效果。
1.在厭氧區(qū)內(nèi)的釋磷過程。在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，兼性細菌通過發(fā)酵作用將溶解性BOD轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機酸(VFA)，聚磷菌吸收VFA并進入細胞內(nèi)，同化合成為胞內(nèi)碳源的儲存物—聚-β-羥基丁酸鹽(PHB)，所需的能量來源于聚磷菌將其細胞內(nèi)的有機態(tài)磷轉(zhuǎn)化為無機態(tài)磷的反應(yīng)，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。
2.在好氧區(qū)內(nèi)的吸磷過程。聚磷菌的活力得到恢復(fù)并以聚磷的形態(tài)儲存超出生長需要的磷量，通過對PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能鍵的形式儲存起來，磷酸鹽從液相去除。產(chǎn)生的高磷污泥通過剩余污泥的形式得到排放，從而將磷從系統(tǒng)中去除。
影響生物除磷的因素
(1)溶解氧
生物除磷要求創(chuàng)造適合聚磷菌生長的環(huán)境，從而使聚磷菌群體增殖。在工藝上可設(shè)置厭氧、好氧交替的環(huán)境條件，使聚磷菌獲得選擇性增長。
首先必須在厭氧區(qū)控制嚴格的厭氧環(huán)境。這直接關(guān)系到聚磷菌的生長狀況、釋磷能力及利用有機基質(zhì)合成PBH的能力。
其次是必須在好氧區(qū)提供充足的溶解氧。以滿足聚磷菌對儲存的PHB進行降解，釋放足夠的能量供其過量攝磷之用，以便有效的吸收廢水中的磷。
一般厭氧段的DO要嚴格控制在0.2mg/L以下，二好氧段的DO要控制在2mg/L以上。
(2)硝酸鹽
硝酸鹽在厭氧階段存在時，反硝化細菌與聚磷菌競爭優(yōu)先利用底物中甲酸、乙酸、丙酸等低分子有機酸，聚磷菌處于劣勢，抑制了聚磷菌的磷釋放。只有在污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足夠時，硝酸鹽的存在才可能不會影響除磷效果。
(3)pH與堿度
污水生物除磷好氧池的適宜pH為6~8。污水中保持一定的堿度具有緩沖作用，可使pH維持穩(wěn)定，為使好氧池的pH維持在中性附近，池中剩余總堿度宜大于70mg/L。
(4)BOD5/TP
聚磷菌厭氧釋磷時，伴隨著吸收易降解有機物貯存于菌體內(nèi)，若BOD5/TP比值過低，影響聚磷菌在釋磷時不能很好地吸收和貯存易降解有機物，從而影響其好氧吸磷，使除磷效果下降。 一般認為，進水BOD5/TP大于15，才可以獲得理想的除磷效果。為此，可以采用部分進水和跨越初沉池的方法，獲得除磷所需的BOD5量。
(5)污泥齡
生物除磷主要是通過排除剩余污泥來實現(xiàn)的，因此剩余污泥的多少會對除磷效果產(chǎn)生影響，污泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥較多，可以取得較高的除磷效果。
(6)溫度
一般來說，溫度在10~30℃，都可以取得較好的除磷效果。
污水生物除磷工藝
除磷工藝流程可分為主流程除磷工藝和側(cè)流程除磷工藝兩類。
主流除磷工藝的厭氧段在處理污水的水流方向上，其代表工藝有A/O、A2/O、Bardenpho 工藝、Phoredox 工藝、UCT、改良型UCT、SBR以及氧化溝工藝。
測流除磷工藝的厭氧段不在水流方向上，而是在回流污泥的測流上。具體方法是將部分含磷回流污泥分流到厭氧段釋放磷，再用石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。
常用生物除磷工藝：
1、A2/O 工藝
A2/O工藝是在 A/O 工藝的基礎(chǔ)上增加了一個缺氧階段，使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脫氮，從而使除磷和脫氮相結(jié)合?？s小了曝氣區(qū)的體積。
但是由于存在內(nèi)循環(huán)，系統(tǒng)排放的剩余污泥中只有少部分經(jīng)歷了完整放磷吸磷過程，其余基本上未經(jīng)厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進入好氧區(qū)，這對于系統(tǒng)除磷是不利的。而且為了降低回流污泥中的硝酸鹽，必須提高混合液回流量，從而增加電耗。
2、Phostrip 工藝
該工藝把生物法和化學(xué)除磷法結(jié)合在一起，將一部分回流污泥 (約為進水流量的 10%～20%)分流到厭氧池除磷，污泥在厭氧池中通常停留 8～12 h，聚磷菌則在厭氧池中進行磷的釋放，脫磷后的污泥回流到曝氣池中繼續(xù)吸磷。含磷上清液進入化學(xué)沉淀池，投加石灰生成沉淀。它除磷效率可達 90%以上，處理出水含磷量可低于 1mg·L-1，對進水水質(zhì)波動的適應(yīng)性較強，較少受進水 BOD的影響，加之大部分磷以石灰污泥的形式沉淀去除，因此污泥處理不像高磷剩余污泥那樣復(fù)雜。
3、氧化溝工藝
氧化溝工藝由于其特殊的運行方式，在空間上形成了缺氧、好氧的交替變化，達到了硝化、反硝化和生物除磷的目的。其可在低負荷和較長的泥齡條件下運行，由于無需回流，比一般工藝節(jié)能 10% ～20%。若水量大或負荷高，則工藝占地面會很大。
生物除磷處理設(shè)施運行管理的注意事項
1、厭氧段是生物除磷關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其容積一般按0.5~2h的水力停留時間確定，如果進水容易生物降解的有機物含量較高，應(yīng)當(dāng)設(shè)法減少水力停留時間，以保證好氧段進水的BOD5含量。
2、如果磷的排放標準很高，而所選除磷工藝不能滿足出水要求，可以增加化學(xué)除磷或過濾處理去除水中殘留的低含量磷。
3、在污泥處理過程中如果出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，剩余污泥中的磷就會重新釋放出來。重力濃縮容易產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，有除磷要求的剩余污泥不能采用這種方法，而應(yīng)當(dāng)使用氣浮濃縮、機械濃縮、帶式重力濃縮等不產(chǎn)生厭氧狀態(tài)的濃縮方法。如果只能選用重力濃縮時，必須在工藝流程中增設(shè)化學(xué)沉淀設(shè)施去除濃縮上清液中所含的磷。
4、泥齡是影響生物脫氮除磷的重要因素。脫氮要求越高，所需泥齡越長，對除磷越不利。尤其是在進水BOD5/TP小于20時，泥齡要控制的越短越好。但如果進水BOD5偏低，活性污泥增長緩慢，就不可能將泥齡控制的太短，此時需要化學(xué)法除磷。
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