水体除磷领域里使用较为广泛的技术主要分为两大类:物化除磷、生物除磷。

1 生物除磷

生物除磷，是利用聚磷菌的特性，即过饱和的吸收水体中的磷元素，以其他形式(聚合的形态)储藏在菌体内，并利用污水中的营养物质进行增殖，形成高磷污泥，在沉淀池中进行泥水分离，净化水体并降低磷的含量。在厌氧条件下，聚磷菌在分解体内聚磷酸盐的同时产生三磷酸腺苷(ATP)，聚磷菌利用 ATP 以主动运输的方式将细胞外的有机物摄入细胞内。在好氧条件下，所吸收的有机磷被氧化提供能量，同时从污水中吸收超过其生长所需的磷并以聚磷酸盐的形式储存起来。

1.1生物除磷工艺

生物除磷工艺均为活性污泥法工艺，是城市生活污水处理厂主要的工艺方法。 应用较为普遍的除磷工艺有以下几种：A/O 工艺、 A2/O 工艺、 Bardenpho 工艺、 UCT 工艺、 Phoredox 工艺、 SBR 及其变种工艺等。以最常见的 A2/O 工艺为例，为提高生物除磷能力，在活性污泥法除磷工艺中，设置前端厌氧段进

行释磷，好氧过程则过度吸磷，吸磷的剩余污泥从二沉池排出系统，部分二沉池污泥回流至厌氧段达到除磷优势菌群富集的效果，此法可将生物除磷的效率可高于70%。但是，研究数据表明，在碳源不充足的情况下，即使进水水质中总磷含量低于 3mg/L 时， 出水总磷含量能达 1mg/L 以下，也只能满足出水达一级 B 标准要求，不能达到一级 A 标准。 另外，生物除磷工艺还存在冬季低温运行效率低、碳源稀缺导致的竞争抑制、易厌氧释磷经压滤脱水后从返污水处理系统等问题。 因此，为了满足更高的出水标准，需根据二沉池尾水水质，使用有效的化学除磷方法。

1.2 膜技术除磷

生物除磷有着其独特的优势，现在已经成为污水除磷中的主要处理工艺。但是，微生物法同样也存在着自身的缺陷:污泥絮体因环境的变化易膨胀、受到营养元素的制约以及后续剩余污泥处置难度大。考虑膜处理技术在给水及微污染水体领域里的优势，后续研发了膜生物反应器(MBR)。它混合了膜技术和生物处理二者之间的优点，并将膜组件和活性污泥混合在了一个容器内，无需再增设二沉池。大量的活性污泥在膜反应器内，提高了活性污泥的浓度以提高反应速率，同时通过降低 F/M 的值减少污泥发生量，利用以上优势来弥补生物除磷的各种缺陷。此外，膜分离技术通过膜的阻挡、隔离，能回收高浓度的磷盐，具有经济效益。

2 物化除磷

物化除磷中使用最多的则是化学沉淀法，其主要机理采用了混凝剂中的吸附电中和原理，使投加到水中的混凝剂解离成阳离子，和污水中的 PO3-4反应，生成大颗粒的絮体，进而通过沉淀的方式使絮体从水中分离，达到降低磷含量的效果。石灰、铁盐、铝盐等在化学沉淀法中使用较为广泛。此法具有无需大面积的占地、造价低、处理迅速等优点，在物化除磷中使用较多。但其也有某些缺点，例如化学除磷会产生具有毒性的污泥，产量大并且后期处理难度大，稍有不慎则会带来二次处理。

2.1 石灰混凝法

向污水中投加石灰，石灰遇水生成氢氧根离子，水体成碱性，pH 值增高，给后续反应提供了有利条件。水中的磷酸氢根离子与石灰中的二价钙离子产生反应，形成了难溶性物质—Ca(OH)(PO ₄)₃ :

该法优点是去除了水中的磷，同时水中的硬度也未增加，水中的碱度直接影响到了石灰投加量。经石灰法处理后的水体中磷的含量在 0. 1mg/L 左右。由于是采用物化法，其产泥量远远高于生物除磷，投药量大且要配套的设备，运行费用也随之上升，在经济性上不如生物除磷。

2.2 金属盐混凝法

金属盐除磷常用的药剂有铝盐、铁盐。其中三价铝离子与三价正磷酸根离子反应，形成难溶的大分子絮体，通过沉淀以达到泥水分离。

Al³⁺+ PO₄^3-→ AlPO₄.

将三价铝离子换成硫酸铝作为药剂时，反应如下:

Al₂(SO₄)₃+2PO4^3- → 2AlPO₄ +3SO₄^2-

此外，硫酸铝还能与水中的碱度反应，使水体呈中性:

Al₂(SO₄)₃+6HCO₃^2- → 2Al(OH)₃ +6CO₂ +3SO₄^2-

硫酸铝于碳酸氢根离子反应，生成氢氧化铝絮体、二氧化碳、硫酸根离子，降低了 pH 值，磷的含量降低，胶体粒子也得到去除 。

    3 单分子自组装多孔陶瓷材料

    该材料集两个前沿技术之和：纳米孔陶瓷材料制备技术和单分子自组装技术，使得复合材料具有靶向性捕捉污染分子识别功能，功能分子组装的最大密度、多孔纳米结构的巨大表面积和立体效应实现复合材料的高灵敏度和大键合容量。

    以不同内孔径、亲水或憎水性、有机分子吸附等特性为核心定向处理污染水体，可以以分散式或集中式的直接放置于被处理的水体中来吸附去除污染物。

产品优势：

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b.由于材料的高比表面积，单位质量的产品能键合水体中的污染物量非常高；

c.使用过的可多次循环再生使用而有效降低处理成本；

d.产品无毒无害，不造成二次污染。

单分子自组装多孔陶瓷材料吸附原理示意图

应用案例