城市污水的除磷技术分析
北极星环保网：随着经济的快速发展和工业化程度的不断提高，富含氮磷的生活污水和含有农药、化肥残留的农业污水量不断增加，导致含有大量营养物的废水排入封闭水域，对受纳水体造成危害。目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重，因此加强污水中磷的处理、严格控制外排水中磷含量显得尤为重要。目前国内外对污水中磷的去除研究并不多，现有的除磷工艺各有优缺点。本文对各种除磷技术进行分析，比较了各种技术的优缺点，并提出了未来除磷技术的发展趋势。
1.物理化学除磷
物化除磷法主要利用沉淀、结晶、吸附等物理化学反应，将废水中的磷转化为不溶性磷酸盐沉淀而去除。
1.1 化学混凝沉淀法
化学混凝沉淀主要是将某些易溶于水的金属盐类放入水中，金属离子与磷发生反应，生成难溶性盐类脱离水体，从而去除水中的磷。磷去除率约为75%[1-3]。处理效果稳定，系统操作简便，易于实现自动化，抗冲击能力强，对管理人员的要求不高，因此成为最常用的除磷方法。但由于需要人工投加化学药剂，增加了水处理成本，而且产生大量污泥，处理难度大；若填埋则需要很大的占地面积；若焚烧则成本很高。上海市白龙港污水处理厂一期（旱季120万m3·d-1、雨季188.8万m3·d-1）[4]和竹园第一污水处理厂（旱季170万m3·d-1、雨季426.1万m3·d-1）[5]均采用化学混凝沉淀除磷作为强化一级处理。
1.2 离子交换法
离子交换法利用多孔阴离子交换树脂选择性吸收去除废水中的磷[6]，但存在树脂药物易中毒、交换容量低、选择性差等一系列问题，使得该方法难以在实际中应用。
1.3 吸附除磷
吸附法主要利用某些多孔或大表面固体材料对水中磷酸根离子的吸附亲和力来实现废水的除磷过程。制备合适的高效吸附剂是吸附除磷的关键，许多学者对天然材料及矿渣的吸附除磷性能进行了研究[7]，赵桂玉等[8]利用天然沸石复合吸附剂处理含磷废水，取得了良好的效果。吸附除磷作为一种高效、低成本的从低浓度溶液中去除特定溶质的方法，尤其适用于废水中有害物质的去除。在使用化学药剂再生饱和吸附剂的过程中，可能会产生污水，不能直接排放，难以推广应用。
1.4 结晶除磷
它主要利用污水中的磷酸根离子与钙离子、氢氧根离子反应生成碱式磷酸钙(羟基磷灰石)[Ca5(OH)(PO4)3]的结晶现象，羟基磷灰石作为晶核析出在除磷剂上，从而达到除磷的目的[9-10]。除磷剂一般采用磷矿，也有研究采用多孔材料作为载体，在其表面培养羟基磷灰石作为晶核[11]。该方法处理过程中产生的污泥量比化学沉淀法少得多，且析出的羟基磷灰石可用于磷的回收，占地面积小，容易控制；但结晶法要求进水呈碱性(pH>8)且含有一定的钙离子浓度，当污水中含有大量有机物时，容易导致除磷剂失效。因此该方法作为含磷废水的深度处理方法是可行的。
综上所述，物化除磷几种方法系统操作相对简单，易于控制，但也存在各种问题，使得物化除磷单独应用难度较大，但物化除磷作为一级处理或深度处理是可行的，且可以与生物除磷技术相结合。
2 生物除磷技术
生物除磷技术主要是利用微生物的作用，将废水中的磷转化为微生物产生的磷，并通过污泥排出来完成除磷。
2.1 污水生物除磷机理
污水生物除磷是利用了聚磷菌对磷的过量吸收现象。聚磷菌一旦处于厌氧条件，就会将好氧条件下吸收的磷释放出来，然后进入好氧区后，聚磷菌就能对储存的PHB进行好氧分解，释放出的大量能量可供聚磷菌生长繁殖使用。当环境中存在溶解性磷时，一部分能量可供聚磷菌主动吸收磷酸盐，以聚磷酸盐形式储存，此时磷的积累量超过了微生物正常生长所需的磷量。可见，微生物在好氧条件下吸收的磷大大超过厌氧条件下释放的磷。由于系统经常排出剩余污泥，因此细菌过量吸收的磷也会被排出系统，因此可以获得较好的除磷效果。
2.2 污水生物除磷工艺
生物除磷技术经过几十年的发展，已经成为一项非常成熟的技术，并逐渐在污水除磷处理工艺中得到应用。目前工程实践中常用的工艺有：A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、SBR工艺和氧化沟工艺等。生物除磷工艺表现出良好的除磷效果，提高污泥沉降性能，降低活性污泥膨胀等突出优点。
2.2.1A/O工艺
A/O工艺是最基本的生物除磷工艺，微生物首先进入A/O工艺的A段，处于厌氧或无氧环境，其体内积累的多聚磷酸盐会释放到水体中，随后进入A/O工艺的O段，处于好氧环境，此时微生物大量吸收污水中的可溶性磷酸盐并在其体内合成多聚磷酸盐并积累，含磷污泥一部分以剩余污泥形式排出，另一部分回流至A段，重新进入释磷、聚磷的循环。
A/O除磷工艺简单，不需要投加药剂，建设和运行费用低。其问题是除磷效果取决于排出的剩余污泥量，要求进水中磷与BOD的比值较低，否则由于BOD负荷低、剩余污泥量少，难以达到稳定的运行效果。该工艺除磷率为75%左右，出水磷含量约为1mg˙L-1或略低，难以进一步提高[12-14]。