污水处理技术之生物除磷的原理及6大影响因素
北极星环保网：废水中磷的形态取决于废水种类，最常见的有磷酸盐、多聚磷酸盐和有机磷。生活污水含磷量一般在10-15mg/L左右，其中70%为可溶性磷。常规二级生物处理出水中约90%的磷以磷酸盐形式存在。在传统的活性污泥法中，磷作为微生物正常生长所必需的元素，供微生物细胞合成，以生物污泥形式排出，从而引起磷的去除，达到10%~30%的除磷效果。有些情况下，微生物吸收的磷量超过了微生物正常生长所需的磷量，这就是活性污泥中的生物过量除磷现象。废水生物除磷技术就是基于生物过量除磷的原理而发展起来的。
（一）生物除磷原理
根据Holm（）提出的化学式，活性污泥的组成为，C：N：P=46：8：1。如果废水中的N、P含量低于这个值，就需要从外部添加；如果等于这个值，那么理论上应该能够完全被吸收去除。
生物除磷的基本原理是利用一类称为聚磷酸盐细菌（也称除磷细菌、磷细菌等）的细菌，它在厌氧条件下能将其细胞内的聚磷酸盐充分释放出来（这一过程称为厌氧释磷）；而在好氧条件下，又能从水中吸收超过其生理需要量的磷（这一过程称为好氧吸磷），并在细胞内转化为聚磷酸盐，从而形成富磷的生物污泥。这种富磷污泥经沉淀排出系统，从而达到去除废水中磷的效果。
1、厌氧区释磷过程。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）。聚磷菌吸收VFA进入细胞，同化合成为胞内碳源的储存物质聚β-羟基丁酸酯（PHB）。所需能量来自聚磷菌将细胞内的有机磷转化为无机磷的反应，从而导致磷酸盐的释放。
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。通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷酸盐的合成，能量以聚磷酸盐的高能键形式储存，磷酸盐从液相中除去。产生的高磷污泥以剩余污泥形式排出，从而将磷从系统中除去。
（二）影响生物除磷的因素
1.溶解氧。
溶解氧的影响包括两个方面，首先，厌氧区必须控制严格的厌氧条件，这直接关系到聚磷菌的生长、释放磷的能力以及利用有机底物合成PHB的能力。由于DO的存在，一方面DO会作为最终电子受体抑制厌氧菌的发酵产酸，阻碍磷的释放；另一方面会耗尽能够快速降解的有机底物，从而减少聚磷菌所需的脂肪酸量，导致生物除磷效果不佳。其次，好氧区必须供应充足的溶解氧，以满足聚磷菌降解其储存的PHB、释放足够的能量供其过量的磷摄入以及有效吸收废水中的磷的需要。一般厌氧段DO应严格控制在0.2mg/L以下，好氧段溶解氧控制在2.0mg/L左右。
2、厌氧区硝酸盐氮。
硝酸盐氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。它的存在也会消耗有机底物，抑制聚磷菌对磷的释放，从而影响好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面，硝酸盐氮的存在会被一些生物聚磷菌（气单胞菌）作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵中间体为电子受体进行发酵产酸，从而抑制聚磷菌释放吸收磷和合成PHB的能力。
3.温度。
温度对除磷的影响不如生物反硝化影响明显，因为不同的细菌群落在高温、中温、低温条件下均有生物除磷的能力，但低温运行时在厌氧区停留时间应较长，以保证发酵的完成和底物的吸收，在5～30℃范围内均可获得良好的除磷效果。
4.pH值。
pH值在6～8之间时厌氧释放磷比较稳定，当pH值低于6.5时生物除磷效果将大大降低。
5. BOD负荷和有机物性质。
废水生物除磷过程中，厌氧阶段有机底物的种类、含量及其与微生物营养物的比例（BOD5/TP）是影响除磷效果的重要因素，当以不同的有机物为底物时，磷的厌氧释放和好氧吸收有所不同。
根据生物除磷原理，分子量较小、容易降解的有机物（如低级脂肪酸）容易被聚磷菌利用，分解体内储存的聚磷酸盐并释放磷，具有较强的诱导磷释放能力；而分子量较大、难以降解的有机物，诱导磷释放能力较弱，厌氧阶段磷释放得越充分，好氧阶段磷的摄入量就越大。
另一方面，聚磷菌在厌氧阶段释放磷产生的能量主要用于吸收进水中低分子量有机基质合成PHB并储存于体内，作为其在厌氧条件压迫环境下生存的基础。因此进水中是否含有足够的有机基质来提供聚磷菌PHB的合成，是关系到聚磷菌能否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。
一般认为，进水中BOD5/TP必须大于15才能保证聚磷菌有足够的底物需求，获得良好的除磷效果，为此有时可采用部分进水、省略初沉池的方法来获得除磷所需的BOD负荷。
6.污泥龄。
由于生物除磷系统主要通过去除剩余污泥来实现除磷，因此剩余污泥的量将决定系统的除磷效果。泥龄的长短对污泥的吸磷量和剩余污泥的排出量有直接的影响。一般来说，泥龄越短，污泥含磷量越高，排出的剩余污泥越多，除磷效果就越好。
较短的泥龄还有利于好氧阶段硝化作用的控制和厌氧阶段磷的充分释放。因此，在以除磷为目的的污水处理系统中，一般采用较短的泥龄。但泥龄过短不仅会影响出水的BOD5和COD，甚至会使出水的BOD5和COD达不到要求。在以除磷为目的的生物处理工艺中，泥龄一般控制在3.5～7天。
一般来说，在厌氧区停留时间越长，除磷效果越好。但过长的停留时间不仅不会使除磷效果提高太多，而且有利于丝状菌的生长，使污泥的沉降性能变差。因此，在厌氧段的停留时间不宜过长。剩余污泥的处理方法也会影响系统的除磷效果，因为污泥浓缩池中的厌氧状态会引起聚磷菌对磷的释放，使浓缩池上清液和污泥脱水液中含有高浓度的磷。因此，需要采用适当的污泥处理方法，避免磷的再次释放。