磷是生物圈中重要的元素之一，對(duì)于細(xì)胞組成、遺傳物質(zhì)的組成和能量的貯存有著一定的作用。傳統(tǒng)活性污泥法中，磷參與微生物菌體的合成，成為菌體的一部分，微生物作用下將有機(jī)物通過(guò)礦化作用轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)磷，無(wú)機(jī)磷以可溶性和不可溶性磷酸鹽的形式存在。它們?cè)侔l(fā)生相互的轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了磷的循環(huán)，并以剩余的污泥的形式排除而去除污水中的磷。但僅能獲得10%~30%的除磷效果，大量的磷導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化。

從水體中藻類(lèi)對(duì)氮磷、磷的需要的關(guān)系看，對(duì)于內(nèi)陸水體，磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要限制因素，一般認(rèn)為磷也是溫帶海灣以及大多數(shù)熱帶海域富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素，因此控制磷的濃度尤為重要。為控制水體富營(yíng)養(yǎng)化，污水廠出水的磷含量必須達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，而且無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，此標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的以及標(biāo)準(zhǔn)為磷酸鹽（以P計(jì)）≦0.5mg/L，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為磷酸鹽≦1.0mg/L。所以今后大多數(shù)污水處理廠都要考慮生物或化學(xué)除磷，以控制出水總磷（TP）的濃度。除磷工藝的目的都是將可溶性磷轉(zhuǎn)化為懸浮性磷，以便將其滯留?，F(xiàn)代污水除磷技術(shù)是利用磷的循環(huán)轉(zhuǎn)化為過(guò)程，使廢水中的磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉淀，或利用細(xì)胞合成，將磷吸收到污泥細(xì)胞中的過(guò)程。前者稱為化學(xué)法除磷，后者稱為生物法除磷。在此僅介紹生物除磷的方法。

傳統(tǒng)生物除磷機(jī)理認(rèn)為：在厭氧環(huán)境下，聚磷菌只能利用污水中的易于被生物降解物質(zhì)，其他都要經(jīng)水解/發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為乙酸等VFA后才能被聚磷菌利用。而在缺氧環(huán)境下，反硝化菌先與聚磷菌利用這類(lèi)有機(jī)物進(jìn)行脫氮，導(dǎo)致積磷菌PAO釋放的充分程度和合成的PHB量是隨后好氧條件下過(guò)量攝磷的充分條件和決定性因素，因此系統(tǒng)的除磷效率取決污水中的易于被生物降解的溶解性有機(jī)物的多少。一般進(jìn)水溶解性BOD/TP≥15時(shí)才能保證出水磷含量小于1mg/L,而實(shí)際上污水中這類(lèi)有機(jī)物有限，這部分碳源相對(duì)不足導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)脫碳除磷效率不佳。基于以上原因，研究者們進(jìn)行了大量的工藝改進(jìn)，將除磷和脫碳在空間或時(shí)間上分開(kāi)，即在不同反應(yīng)器或同一反應(yīng)器的不同時(shí)間段，分別設(shè)置厭氧、缺氧、好氧環(huán)境來(lái)滿足脫氮與除磷要求。這樣做一方面是為了使PAO能夠優(yōu)先攝取到污水中的VFA，盡可能充分地釋放磷，聚積PHB；另一方面勁量避免脫氮過(guò)程中從好氧段回流來(lái)的混合液中硝酸鹽與PAO接觸，以消除硝酸鹽對(duì)除磷過(guò)程所造成的不良影響。磷不同于氮，不能形成各種氧化體或還原體，但具有以固體狀態(tài)和溶解狀態(tài)互相混合轉(zhuǎn)化的性能，磷的去除既以此為基點(diǎn)。

污水中的磷主要來(lái)源于各種洗滌劑、農(nóng)業(yè)化肥生產(chǎn)、工業(yè)原料及人體的排泄物，尤其是中水回用過(guò)程中磷的問(wèn)題更加嚴(yán)重。一般生活污水的含磷量在10~15mg/L,約70%是可溶性的，生物生長(zhǎng)過(guò)程中需要一定濃度的磷作為合成的營(yíng)養(yǎng)元素并以生物生長(zhǎng)所需要的磷量，導(dǎo)致磷的過(guò)量。磷不經(jīng)處理就排入水體會(huì)導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，同時(shí)，當(dāng)中含有的化學(xué)合成洗滌劑，對(duì)天然水體的生態(tài)系統(tǒng)造成直接的破壞，使城市及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境趨于惡化。對(duì)其進(jìn)行凈化后處理作為中水水源，即減少了供水量，又減少了同等的排污量，減輕了對(duì)天然水體的污染，經(jīng)凈化處理后可以作為清潔、沖廁、綠化和景觀用水，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生明顯的環(huán)境效益，也負(fù)荷可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

一、生物除磷機(jī)理

針對(duì)生物除磷問(wèn)題，目前有代表性的一種說(shuō)法是生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀作用，一般傾向于后者。

生物除磷是將活性污泥法和厭氧生物選擇器相結(jié)合，通過(guò)生物選擇器篩選出能在好氧條件下超量吸收磷的細(xì)菌——聚磷菌，普通細(xì)菌結(jié)構(gòu)需要的磷為其質(zhì)量的2.3%，而局磷菌體內(nèi)的磷含量可達(dá)8%以上。生物除磷的機(jī)理如下：在厭氧區(qū)，兼性菌通過(guò)發(fā)酵作用將溶解性BOD轉(zhuǎn)化為VFA，積磷菌在厭氧不利條件下將積在體內(nèi)的聚磷釋放分解，所釋放的能量供積磷菌在厭氧條件下存活，同時(shí)聚磷菌吸收VFA，將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)，同化成PHB/PHA，磷酸鹽釋放產(chǎn)生能量供應(yīng)。在好氧區(qū)，聚磷菌以聚磷的形式貯超出生長(zhǎng)所需的磷量，通過(guò)PHB/PHA的好氧氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成。

環(huán)境中有溶解磷存在時(shí)，一部分能量供其主動(dòng)吸收磷酸鹽，污泥中的非積磷鹽的好氧性異氧細(xì)菌也能利用廢水中殘留的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，釋放能量供它生長(zhǎng)繁殖，但因大部分有機(jī)物被積磷菌吸收、利用，所以不占優(yōu)勢(shì)。一部分磷回流到厭氧區(qū)，再次發(fā)生上述的磷和能量的釋放并攝取有機(jī)物，另一部分含富磷的污泥將在后續(xù)的工藝中去除。

近年來(lái)又發(fā)現(xiàn)一種兼氧性厭氧反硝化除磷細(xì)菌DPB還能在缺氧條件下攝磷。與PAO不同的是，氧化細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存PHA時(shí)的電子受體不同，PAO的電子受體為氧，DPB的電子受體為NO3.因此DPB在缺氧環(huán)境下攝磷，使得攝磷的反硝化這兩個(gè)不同的生物過(guò)程借助于同一細(xì)菌在同一環(huán)境中一起完成，不僅節(jié)省了脫氮對(duì)碳源的需求，而且攝磷在缺氧區(qū)內(nèi)完成可縮小曝氣區(qū)的體積，減少了剩余污泥量。

除磷系統(tǒng)的關(guān)鍵是厭氧區(qū)的設(shè)置。能量來(lái)源于聚磷的水解和細(xì)胞內(nèi)糖的酵解，儲(chǔ)藏的聚磷為基質(zhì)的主動(dòng)運(yùn)輸、乙酰乙酸鹽的形成提供能量。選擇性增殖抑制了絲狀菌的繁殖，使反應(yīng)池的SVI保持在相當(dāng)?shù)氐乃健?/p>