控制磷从城市和工业污水处理厂排放是预防的关键因素富营养化地表水。磷是导致湖泊和天然水体富营养化的主要营养物质之一。它的存在导致许多水质问题，包括增加净化成本，降低蓄水池的娱乐和保护价值，损失牲畜，以及藻类毒素对饮用水的可能致命影响。

磷在废水

城市废水中总磷含量可达5 - 20mg /l，其中1- 5mg /l为有机磷，其余为无机磷。个人的贡献有增加的趋势，因为磷是合成洗涤剂的主要成分之一。每个居民每天对磷的贡献在0.65 - 4.80 g之间，平均约为2.18 g。磷在水溶液中的常见形式包括:

• 正磷酸盐:可用于生物代谢而不进一步分解
• 聚磷酸盐:由2个或2个以上的磷原子、氧原子和氢原子组成的复杂分子。通常聚磷酸盐经过水解并回复为正磷酸盐形式。这个过程通常相当缓慢。

二级处理通常只能去除1-2 mg/l，因此最终出水会排出大量过量的磷，造成地表水富营养化。新法规要求排放到敏感水中的磷的最大浓度为2毫克/升。

除磷工艺

废水中磷的去除包括将磷酸盐掺入TSS，然后从这些固体中去除。磷可以与生物固体(如微生物)或化学沉淀物结合。

磷酸盐沉淀

化学沉淀是用来除去无机形式的磷酸盐，通过添加一种混凝剂和一混合废水和混凝剂。最常用的多价金属离子是钙，铝而且铁．

钙:

通常以石灰Ca(OH)的形式加入₂．它与废水中的天然碱度反应产生碳酸钙，碳酸钙主要负责增强SS的去除。

Ca (HCO_3.）₂+ Ca(哦)₂2 caco_3.↓+ 2 h₂O

当废水的pH值超过10时，多余的钙离子会与磷酸盐反应，沉淀到羟基磷灰石中:

10 Ca^{2 +}+ 6 Po₄^3－+ 2 oh^-↔Ca₁₀(PO₄) * 6(哦)₂↓

由于反应是在石灰和废水的碱度之间进行的，一般来说，所需的量与存在的磷酸盐量无关。这主要取决于废水的碱度。所需的石灰剂量可以近似为碳酸钙碱度的1.5倍_3.．在后续处理或处置之前，可能需要中和以降低pH值。二氧化碳重碳化(CO₂)用于降低pH值。

铝和铁:

明矾或水合硫酸铝广泛用于沉淀磷酸盐和磷酸铝(AlPO₄)．基本的反应是:

艾尔^{3 +}+ H_n阿宝₄^{3 n}↔AlPO₄+ nH⁺

这个反应看似简单，必须考虑到许多相互竞争的反应及其相关的平衡常数，以及废水中发现的碱度、pH值和微量元素的影响。所需的加药速率是所需磷去除的函数。混凝效率随着磷浓度的降低而降低。在实际应用中，混凝剂投加量在50 ~ 200 mg/l时，去除率可达80 ~ 90%。剂量一般是在试验规模的基础上确定的，有时是在全尺寸试验的基础上确定的，特别是在使用聚合物的情况下。当投加量大于150 mg/l时，铝混凝剂对活性污泥中微生物的数量，尤其是原生动物和轮虫有不良影响。然而，这对BOD和TSS的去除影响不大，因为原生动物和轮虫的澄清功能在很大程度上被化学沉淀法增强的SS去除所补偿。

氯化铁或硫酸铁和硫酸亚铁也被称为copperas，都被广泛用于除磷，尽管实际的反应还不完全清楚。基本的反应是:

菲^{3 +}+ H_n阿宝₄^{3 n}↔FePO₄+ nH⁺

铁离子结合形成磷酸铁。它们与自然碱性反应缓慢，因此通常加入混凝剂，如石灰，以提高pH值，以增强凝固．

策略

除磷工艺主要有(见下图):

1. 原料/初级废水的处理

2. 最终出水的处理生物植物(后沉淀)

3. 与二次生物反应(共沉淀法)处理方法相同。

第一种工艺被包括在化学沉淀工艺的一般范畴内。除磷效率达90%，最终磷浓度低于0.5 mg/l。去除P的化学剂量与去除BOD和SS所需的剂量相同，后者使用了这些化学物质的主要部分。如上所述，石灰的消耗取决于废水的碱度:只有10%的石灰被用于除磷反应。剩余的量与水的碱性反应，与软化。要确定所需的石灰量，可以使用图表:即用于达到ph值11的石灰是水碱度的2-2.5倍。

后沉淀法是对二级废水的标准处理，通常只使用金属试剂。这是一种除磷效率最高的工艺。效率可达95%，出水磷浓度可低于0.5 mg/l。后沉淀也能很好地去除逃脱二次过程最终沉淀的SS。它的优点还在于即使生物过程由于某些原因效率不高，也能在一定程度上保证净化效率。化学作用更强，因为之前的生物处理转化了正磷酸盐中的部分有机磷酸盐。缺点是对处理厂的高成本(大池塘和混合设备)，有时是太稀的流出物。使用铁盐也有在废水中有一些铁的风险，有残留的颜色。金属离子用量约为每磷离子1.5-2.5个离子(平均约为10-30 g/mc水)。

共沉淀工艺特别适用于活性污泥厂，其中化学品直接在曝气池中或在曝气池之前进料。污泥的连续再循环，加上活性污泥的混凝-絮凝和吸附过程，可以减少化学品的消耗。此外，该工厂的成本较低，因为不需要大的沉淀后池塘。在这个过程中，添加的化学物质只有铁和铝，添加石灰只是为了校正pH值。与低成本和更简单相比，磷去除效率低于后沉淀(低于85%)。最终出水磷浓度约为1毫克/升。另一个缺点是生物污泥和化学污泥是混合的，所以它们不能在下一阶段单独使用。混合污泥需要比活性污泥更大的沉淀池。

生物过程

在过去的20年里，几种生物悬浮生长工艺配置已被用于完成生物除磷。最重要的如下图所示。

与化学沉淀法相比，生物除磷的主要优点是降低了化学成本和较少的污泥产量。

在磷的生物去除中，进水废水中的磷被纳入细胞生物量中，随后由于污泥浪费而从过程中去除。反应器配置提供磷积累生物(PAO)与其他细菌的竞争优势。因此，PAO被鼓励生长并消耗磷。反应器结构包括一个厌氧池和一个活性污泥池。在厌氧池中的停留时间约为0.50 ~ 1.00小时，其含量为混合提供与回流活性污泥和进水废水的接触。

在厌氧区:在厌氧条件下，PAO将发酵产物(即挥发性脂肪酸)同化为细胞内的储存产物，同时从储存的聚磷酸盐中释放磷。醋酸盐是由bsCOD发酵产生的，bsCOD是一种溶解的可降解有机物质，易于被生物质吸收。利用从存储的聚磷酸盐中获得的能量，PAO同化乙酸盐并产生细胞内多羟基丁酸(PHB)存储产品。与乙酸盐吸收同时发生的是正磷酸盐的释放镁，钾，钙阳离子。PAO中的PHB含量随着聚磷酸盐的减少而增加。

在有氧区:储存产物氧化产生能量，细胞内的聚磷酸盐储存增加。储存的PHB被代谢，从氧化和碳中提供能量供新细胞生长。一些糖原是由PHB代谢产生的。PHB氧化释放的能量用于在细胞存储中形成聚磷酸盐键。可溶性正磷酸盐从溶液中除去，并与细菌细胞内的聚磷酸盐结合。PHB的利用也促进了细胞的生长，这种具有高聚磷酸盐储存的新生物质可以去除磷。由于生物质的一部分被浪费，储存的磷被从生物处理反应器中去除，与废污泥一起最终处理。

通过生物储存去除磷的量可以从废水进水中可用的bsCOD的量来估计。当bsCOD醋酸盐以稳定的速率可用时，BPR系统可以获欧洲杯四强彩票奖金得更好的性能。

来源:

§”《污水工程》，Metcalf & Eddy，国际版，2003

§《水技术》，N.F. Gray, Elsevier, 2005

§《Depurazione acquque》，Luigi Masotti, Calderini, 2005