化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的工业废水中常含有大量磷，水体中磷含量过高可造成藻类的过量繁殖，大量消耗水中溶解氧，从而加速水体的富营养化，若直接排放，会造成湖泊、河流透明度降低，水质变坏。因此，准确测定并降低水体中的总磷含量是非常重要的。

一、生物除磷的原理

生物除磷的基本原理是利用一种被称为聚磷菌(也称为除磷菌、磷细菌等)的细菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内的聚合磷酸盐(该过程称为厌氧释磷);而在好氧条件下又能超过其生理需要从水中吸收磷 (该过程称为好氧吸磷)，并将其转化为细胞体内的聚合磷酸盐，从而形成富含磷的生物污泥，通过沉淀从系统中排出这种富磷污泥，达到从废水中除磷的效果。

二、生物除磷的影响因素

1、污泥负荷与污泥龄

厌氧-好氧生物除磷工艺是一种高F/M低SRT系统。当F/M较高，SRT较低时，剩余污泥排放量也就较多。因而，在污泥含磷量一定的条件下，除磷量也就越多，除磷效果越好。对于以除磷为主要目的生物系统，通常F/M为0.4～0.7kgBOD/kgMLSS•d，SRT为3.5～7d。但是，SRT也不能太低，必须以保证BOD5的有效去除为前提。

2、BOD/TP

要保证除磷效果，应控制进入厌氧区的污水中BOD/TP大于 20。由于聚磷酸菌属不动菌属，其生理活动较弱，只能摄取有机物中极易分解的部分。因此，进水中应保证BOD5的含量，确保聚磷酸菌正常的生理代谢。但许多城市污水处理厂实际进水存在碳源偏低，氮、磷等浓度较高等现象，导致BOD5/TP值无法满足生物除磷的需要，影响了生物除磷的效果。

3、溶解氧

厌氧区应保持严格厌氧状态，即溶解氧低于0.2mg/L，此时聚磷菌才能进行磷的有效释放，以保证后续处理效果。而好氧区的溶解氧需保持在2.0mg/L以上，聚磷菌才能有效吸磷。因此，对于厌氧区和好氧区溶解氧的控制不当，将会极大影响生物除磷的效果。

4、回流比与水力停留时间

厌氧-好氧除磷系统的的回流比不宜太低，应保持足够的回流比，防止聚磷菌在二沉池内遇到厌氧环境发生磷的释放。在保证快速排泥的前提下，应尽量降低回流比，以免缩短污泥在厌氧区的实际停留时间，影响磷的释放。在厌氧-好氧除磷系统中，若污泥沉降性能良好，则回流比在50～70%范围内，即可保证快速排泥。污水在厌氧区的水力停留时间一般在1.5～2.0h的范围内。停留时间太短，一是不能保证磷的有效释放，二是污泥中的兼性酸化菌不能充分地将污水中的大分子有机物分解成低级脂肪酸，以供聚磷菌摄取，从而影响磷的释放。污水在好氧区的停留时间一般在4～6h，这样即可保证磷的充分吸收。

5、pH

pH值在6～8的范围内时，磷的厌氧释放过程比较稳定。pH值低于6.5时生物除磷的效果会大大降低。

6、硝酸盐含量

硝态氮的存在也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放，进而影响好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另外，硝态氮的存在会被部分聚磷菌作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵产物作为电子受体进行发酵产酸、抑制聚磷菌的释磷和摄磷能力及PBH的合成能力。

7、温度

一般来说，在5-30℃范围内，都可以收到较好的除磷效果。

三、总磷含量的测定方法

3.1消解

3.1.1过硫酸钾消解

向试样中加4mL过硫酸钾，将具塞刻度管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧(或用其他方法固定)，放在大烧杯中置于高压蒸气消毒器中加热，待压力达1.1kg/cm，相应温度为120C时,保持30min后停止加热。待压力表读数降到零后，取出放冷。然后用水稀释至标线。

（注:如用硫酸保存水样。当用过硫酸钾消解时,需先将试样调至中性。）

3.1.2硝酸-高氯酸消解

取25mL试样于锥形瓶中,加数粒玻璃珠，加2mL硝酸在电热板上加热浓缩至10mL。冷后加5mL硝酸，再加热浓缩至10mL，放冷。加3mL高氯酸,加热至高氯酸冒白烟，此时可在锥形瓶上加小漏斗或调节电热板温度,使消解液在锥形瓶内璧保持回流状态,直至剩下3-4mL,放冷。

加水10mL,加1滴酚酞指示剂。滴加氢氧化钠溶液至刚呈微红色,再滴加硫酸溶液使微红刚好退去,充分混匀。移至具塞刻度管中,用水稀释至标线。

注:（1）用硝酸-高氨酸消解需要在通风橱中进行。高氯酸和有机物的混合物经加热易发生危险,需将试样先用硝酸消解，然后再加入硝酸-高氯酸进行消解。

（2）绝不可把消解的试样蒸干。

（3）如消解后有残渣时,用滤纸过滤于具塞刻度管中,并用水充分清洗锥形瓶及滤纸,一并移到具塞刻度管中。

（4）水样中的有机物用过硫酸钾氧化不能完全破坏时,可用此法消解。

3.2发色

分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀,30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀。

注:①如试样中含有浊度或色度时,需配制一个空白试样(消解后用水稀释至标线)然后向试料中加入3mL浊度一色度补偿液,但不加抗坏血酸溶液和钼酸盐溶液。然后从试料的吸光度中扣除空白试料的吸光度。

②砷大于2mg/L干扰测定,用硫代硫酸钠去除。硫化物大于2mg/L干扰测定,通氮气去除。铬大于50mg/L干扰测定,用亚硫酸钠去除。

3.3分光光度测量

室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿,在700nm波长下,以水做参比,测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后,从工作曲线上查得磷的含量。注:如显色时室温低于13℃，可在20~30℃水浴上显色15min即可。

3.4工作曲线的绘制

取7支具塞刻度管分别加入0.0,0.50,1.00,3.00,5.00,10.0,15.0mL磷酸盐标准溶液。加水至25mL。然后按测定步骤进行处理。以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后,和对应的磷的含量绘制工作曲线。

四、常见生物除磷工艺

废水生物除磷工艺一般由两个过程组成，即厌氧释磷和好氧摄磷两个过程。目前应用的生物除磷工艺主要有在生物除磷基本原理基础上发展起来的弗斯特利普除磷工艺、厌氧-好氧(An/O) 工艺等除磷工艺。

1）弗斯特利普除磷工艺：

弗斯特利普除磷工艺是将生物除磷与化学除磷相结合的一种工艺，即在传统活性污泥过程的污泥回流管线上增设厌氧释磷池和混合反应池，采用生物和化学相结合的方法提高除磷效果。该工艺以生物除磷为主体，以化学除磷辅助去除厌氧释磷后的上清液中的磷酸盐，可以保证释磷后的污泥主要用于对进水中的磷酸盐进行吸收，因此可以达到更高的除磷效果。其工艺流程如图所示。

该工艺各设备单元的功能：

①含磷废水进入曝气池，同步进入曝气池的还有由除磷池回流的脱磷但含有聚磷菌的污泥。曝气池的功能是:使聚磷菌过量地摄取磷，去除有机物(BOD 或COD)，还可能出现硝化作用。

②从曝气池流出的混合液(污泥含磷，废水已经除磷)进人沉淀池，在这里进行泥水分离，含磷污泥沉淀，已除磷的上清液作为处理水而排放。

③含磷污泥进入除磷池，除磷池应保持厌氧状态，即DO≈0，NOㄨˉ≈0，含磷污泥在这里释放磷，并投加冲洗水，使磷充分释放，已释放磷的污泥沉于池底，并回流至曝气池，再次用于吸收废水中的磷。含磷上清液从上部流出进入混合池。

④含磷上清液进入混合池，同步向混合池投加石灰乳，经混合后进人搅拌反应池，使磷与石灰反应，形成磷酸钙[Ca3 (PO4)2]固体物质。此系用化学法除磷。

⑤沉淀池Ⅱ为混凝沉淀池，经过混凝反应形成的磷酸钙固体物质在这里与上清液分离。已除磷的上清液回流进人曝气池，而含有大量Ca3(PO4)2的污泥排出，这种含有高浓度PO3-的污泥宜用作肥料。

弗斯特利普除磷工艺已有很多应用实例。其主要特征有:

①生物除磷与化学除磷相结合，除磷效果良好，处理水中含磷量一般都低于1mg/L。

②产生的剩余污泥中含磷量比较高，约为2.1%～7.1%，污泥回流应经过除磷池。

③与完全的化学除磷法相比，所需的石灰用量比较低，一般介于21～31.8mg/[Ca(OH)2·m3]。

④活性污泥的SVI值<100mL/g，污泥易于沉淀、浓缩、脱水，污泥肥分高，丝状菌难于增殖，污泥不膨胀，且易于浓缩脱水。

⑤可以根据BOD/P的比值来灵活调节回流污泥与混凝污泥的比例。

⑥流程复杂，运行管理比较复杂，由于投加石灰乳，致使运行费用也有所提高，基建费用高。

⑦沉淀池I的底部可能形成缺氧状态而产生释放磷的现象，因此，应当及时排泥和回流。

2）厌氧-好氧活性污泥除磷工艺：

厌氧-好氧活性污泥组合工艺是直接在生物除磷基本原理的基础上设计出来的，其工艺流程如图所示。

A/O生物除磷工艺的主要特点:

①工艺流程简单。

②厌氧池在前、好氧池在后，有利于抑制丝状菌的生长。混合液的SVI小于100，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀，并能减轻好氧池的有机负荷。

③在反应池内，水力停留时间较短，一般厌氧池的水力停留时间为1～2h，好氧池的水力停留时间为2～4h，总共为3～6h。厌氧池/好氧池的水力停留时间之比一般为1 : (2～3)。

④剩余活性污泥含磷率高，一般为2.5%以上，故污泥肥效好。

⑤除磷率难以进一步提高。当污水BOD浓度不高或含磷量高时，则P/BOD5比值高，剩余污泥产量低，使除磷率难以提高。

⑥当污泥在沉淀池内停留时间较长时，则聚磷菌会在厌氧状态下产生磷的释放，从而降低该工艺的除磷率，所以应注意及时排泥和使污泥回流。

A/O生物除磷工艺的缺点：

①除磷率难以进一步提高，因为微生物对磷的吸收即便是过量吸收，也是有一定限度的，特别是当进水BOD值不高或废水中含磷量较高，即P/BOD值高时，由于污泥的产量低，将更是如此。

②在沉淀池内容易产生磷的释放，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时更是如此，应注意及时排泥和回流。