近年来，随着工农业生产的快速增长，人口的急剧增加，以及含磷洗涤剂和农药、化肥的大量使用，环境中磷含量过高导致水体污染和水体富营养化日益严重水体的污染，废水处理技术已成为水污染控制工程的研究重点。
生物除磷原理
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生物除磷的基本原理是利用一类称为聚磷菌的细菌，在厌氧条件下，将其胞体内的聚磷酸盐充分释放出来；而在好氧条件下，从水中吸收超过其生理需要量的磷，并将其转化为酶系生物反应器中，通过酶解吸附、水解、聚合等过程，将胞体中的多聚磷酸盐除去，从而形成富磷的生物污泥，经沉淀排出系统，达到去除废水中磷的效果。
1. 厌氧区磷释放过程。在无溶解氧和硝态氮的厌氧条件下，兼性细菌通过发酵将可溶性BOD转化为挥发性有机酸（VFA）。VFA被吸收进入细胞，在细胞中被同化并合成细胞内储存碳源——聚β-羟基丁酸酯（PHB），所需能量来源于细胞内有机磷转化为无机磷，与活性磷发生反应，释放磷酸盐。
2、好氧区磷吸收过程。聚磷菌活性恢复，超过生长需要的磷以聚磷酸盐形式储存。PHB氧化代谢产生的能量用于磷的吸收和聚磷酸盐。能量以高能键的形式储存在聚磷酸盐中，磷酸盐从液相中除去。产生的高磷污泥作为剩余污泥排出，从而从系统中除去磷。
影响生物除磷的因素
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（1）溶解氧
生物除磷需要创造一个适合聚磷菌生长的环境，使聚磷菌得以大量繁殖，技术上可以设置厌氧、好氧交替的环境条件，实现聚磷菌的选择性生长。
首先必须严格控制厌氧区的厌氧环境，这与聚磷菌的生长、释放磷的能力以及利用有机底物合成PBH的能力有直接关系。
其次，需氧区必须提供充足的溶解氧，使聚磷菌能够降解储存的PHB并释放出足够的能量供其吸收过量的磷，从而有效地吸收废水中的磷。
一般厌氧段DO应严格控制在0.2mg/L以下，厌氧段DO应控制在2mg/L以上。
（2）硝酸盐
在厌氧阶段存在硝酸盐时，反硝化菌与聚磷酸盐菌竞争优先利用底物中的甲酸、乙酸、丙酸等低分子量有机酸，聚磷酸盐菌处于劣势，从而抑制了硝酸盐的释放多聚磷酸盐细菌对磷的去除效果并不明显，当污水中多聚磷酸盐细菌所需低分子脂肪酸的量足够时，硝酸盐的存在可能不会影响除磷效果。
（3）pH 值和碱度
污水生物除磷好氧池适宜pH为6～8，保持污水中一定的碱度，有缓冲作用，能使pH保持稳定。为使好氧池pH值接近中性，需总池中残碱浓度应大于70mg/L。
（4）生化需氧量/总磷
聚磷菌在厌氧释磷时，会吸收易降解有机物并贮存在菌体内，若BOD5/TP过低，聚磷菌在释磷的同时，不能很好地吸收和贮存易降解有机物，影响其好氧降解能力。磷的吸收降低了除磷效果，一般认为，当进水BOD5/TP大于15时，才能达到理想的除磷效果，为此，可以采用部分进水、跳过初沉池的方法达到除磷的目的。所需的BOD5量。
（5）污泥龄
生物除磷主要通过去除剩余污泥来实现，因此，剩余污泥的量会影响除磷效果，泥龄短的系统产生的剩余污泥较多，可以达到较高的除磷效果。
（6）温度
一般而言，温度在10～30℃之间即可达到良好的除磷效果。
污水生物除磷
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除磷工艺可分为主工艺除磷工艺和侧工艺除磷工艺两大类。
主流除磷工艺的厌氧段位于处理后污水的水流方向，其代表工艺有A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT、SBR和氧化沟工艺等。
侧流除磷工艺的厌氧段不是顺着水流方向，而是在回流污泥的侧流，具体做法是将部分含磷回流污泥导流至厌氧段，以释放出磷，然后再用石灰沉淀法除去上清液中富磷的磷。
常见的生物除磷工艺：
1.A2/O工艺
A2/O工艺是在A/O工艺基础上增加了缺氧阶段，使好氧区混合液回流到缺氧区进行脱氮反硝化，从而将除磷和脱氮结合起来。减少了曝气区体积。
但由于内循环的存在，系统排出的剩余污泥只有少部分经历了完整的磷释放和吸收过程，其余部分基本上直接从缺氧区进入好氧区，而不进入厌氧区。污泥中的硝酸盐含量是影响系统除磷效果的关键因素，为了降低回流污泥中的硝酸盐含量，必须增加混合液的回流流量，从而增加电耗。
2. 技术
该工艺结合生物除磷和化学除磷方法，将一部分回流污泥（约占进水量的10%至20%）引至厌氧池进行除磷。污泥通常在厌氧池中停留8小时。 12小时后，厌氧池中聚磷菌释放磷，除磷污泥流回曝气池继续吸磷。含磷上清液进入化学沉淀池，加入石灰形成沉淀。其磷去除率可达90%以上，处理后水磷含量可低于1mg·L-1，对进水水质波动适应能力强，受进水BOD影响较小。另外，大部分磷被石灰去除，污泥采用沉淀法去除，因此污泥处理不像高磷剩余污泥那么复杂。
3.氧化沟工艺
氧化沟工艺由于其特殊的运行方式，在空间上形成缺氧、好氧状态的交替变化，达到硝化、反硝化和生物除磷的目的。运行中，因无需回流，可节约10%至比一般工艺节能20%，若水量大或负荷高，工艺占地面积大。
生物除磷设施运行管理注意事项
1、厌氧段是生物除磷的关键环节，其容量一般按0.5~2h的水力停留时间确定，若进水中可生物降解有机物含量较高，则应将水力停留时间缩短至保证好氧段进水为BOD5含量。
2、若磷的排放标准很高，所选用的除磷工艺不能满足出水要求时，可增加化学除磷或过滤处理，去除水中残存的低浓度磷。
3.污泥处理过程中若出现厌氧情况，剩余污泥中的磷会再次释放出来。重力浓缩容易产生厌氧情况，对于需要除磷的剩余污泥不能采用此方法。应使用浓缩方法不产生厌氧条件的工艺，如浮选浓缩、机械浓缩、带式重力浓缩等。如果只采用重力浓缩，则必须在工艺流程中增加化学沉淀设施，以去除浓缩上清液中的磷。
4、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，尤其当进水BOD5/TP小于20时，应控制泥龄，越短越好，但如果进水BOD5较低，活性污泥增长缓慢，泥龄不可能控制过短，此时需采用化学除磷。