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，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，其细胞体内充分释放聚磷酸盐；而在好氧条件下，从水中吸收超过其生理需要的磷，并在细胞体内转化为聚磷酸盐，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，在细胞内被同化并合成为胞内储存的碳源——聚β-羟基丁酸酯（PHB），所需能量来自细胞内有机磷转化为无机磷，与活性磷发生反应，释放出磷酸盐。
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吸收和聚磷酸盐，能量以高能键形式储存在聚磷酸盐中，磷酸盐从液相中除去。生成的高磷污泥作为剩余污泥排出，从而将磷从系统中除去。
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
当厌氧阶段存在硝酸盐时，反硝化菌与聚磷菌竞争优先利用底物中的甲酸、乙酸、丙酸等低分子有机酸，聚磷菌处于劣势，抑制聚磷菌释放磷。当污水中聚磷菌所需低分子脂肪酸量充足时，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，为保持好氧池pH接近中性，池内总残碱浓度应大于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比值过低，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，从而影响其对磷的好氧吸收，降低除磷效果。一般认为，进水BOD5/TP大于15时才能达到理想的除磷效果，为此可采用部分进水、跳过初沉池的方法，以达到除磷所需的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在水流方向，而是在回流污泥的侧流，具体做法是将部分含磷的回流污泥导流至厌氧段释放磷，然后再利用石灰沉淀法去除上清液中富磷的部分。
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，没有进入厌氧状态，这对于系统的除磷是十分重要的。为了降低回流污泥中的硝酸盐，必须增加混合液的回流流量，从而增加动力消耗。
2. 技术
该工艺将生物除磷方法与化学除磷方法相结合，将一部分回流污泥(约占进水流量的10%～20%)导至厌氧池进行除磷。污泥通常在厌氧池内停留8小时，12小时后，厌氧池中的聚磷菌释放磷，除磷后的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。其除磷效率可达90%以上，处理后水含磷量可低于1mg·L-1。对进水水质波动适应性强，受进水BOD影响较小，另外，大部分磷被石灰除去，污泥通过沉淀去除，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。运行时，由于不需要回流，比一般工艺可节能10%~20%。如果水量大或负荷高，该工艺占地面积大。
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，其容积一般按0.5~2h的水力停留时间确定，若进水中难生物降解有机物含量较高，则应减少水力停留时间，以保证好氧段进水为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条件，剩余污泥中的磷会再次释放出来。重力浓缩容易产生厌氧条件，对于需要除磷的剩余污泥不能采用此方法，而应采用不产生厌氧条件的浓缩方法，如气浮浓缩、机械浓缩、带式重力浓缩等。如果只能采用重力浓缩，则必须在工艺流程中增加化学沉淀设施，以除去浓缩上清液中的磷。
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。特别是进水BOD5/TP小于20时，应控制泥龄，越短越好。但如果进水BOD5较低，活性污泥生长缓慢，泥龄不可能控制过短，这种情况下，需采用化学除磷。