隨著我國社會經濟迅速發展， 城市基礎設施建設規模進一步擴大，污水處理系統正逐步完善，對污水處理廠工藝技術也提出了更高的要求。 根據《水污染防治行動計劃》(以下簡稱“ 水十條”) 的目標和要求， 要對敏感區域( 重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區域)城鎮污水處理設施進行提標改造， 出水標準執行 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級 A 標準排放或地表三類水質標準，總磷含量控制在0.5mg/L 以下。

　　除磷技術中可以分為物化除磷和生物除磷， 物化除磷是利用過濾、吸附、沉淀和結晶等作用， 使廢水中的磷形成絮凝體與水分離; 生物除磷主要是利用聚磷菌在厭氧條件下釋放磷和在好氧條件下蓄積磷的作用。 目前城鎮污水處理廠主要以生物除磷為主，但受進水總磷(TP)濃度、環境和管理等因素的影響，導致出水 TP 不穩定，不能滿足提標改造的相關工藝要求。 鑒于此，物化除磷工藝受到廣泛關注。 但是，傳統的物化除磷技術需消耗較多化學試劑， 具有操作成本高和污泥產率高的缺點。 因此，污水處理廠出水總磷去除應綜合考慮生物除磷和物理化學除磷技術的結合。

　　1 城鎮生活污水廠除磷能力現狀

　　1.1 生活污水處理設施處理能力仍需提高

　　目前，污水處理廠提標改造需求迫切。 數據顯示，2013 年執行脫氮除磷功能的一級 A 和一級 B 標準的污水廠總處理能力僅為 7200 萬 m3/d，僅占全國城鎮污水處理能力的56%。

　　2016 年約 86%的城市污水處理廠仍為二、 三級排放標準，距更為嚴苛的一級A、一級B 標準還有較大差距。 根據《“十三五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》，敏感區域、建成區水體水質未達到地表水Ⅳ類標準的城市以及現有污水處理設施未達到一級A 排放標準的，均為提標改造對象。截至2017 年6 月底，全國已建成的污水處理廠共計2327 座，總污水處理能力1.48 億m3/d， 伴隨“水十條”的頒布實施， 預計2019 年底所有新建和提標改造的生活污水處理廠出水標準基本可以達到一級B標準以上， 我國城市污水處理率可以達到 95%以上。

　　1.2 生活污水處理設施總磷的進出水濃度偏高

　　以廣東省為例， 通過對粵東西北的城鎮生活污水處理廠的總磷進出水數據統計后( 如圖 1)， 結果顯示粵西和粵西進水水質變化幅度較大，且平均值高于2mg/L，但是粵東西北各地的總磷一級 B(小于 1mg/L)達標率較好，只有粵西出現個別時段數據不達標。但是，當出水標準提高到一級A 時，粵西和粵西的生活污水廠現有的設備和工藝明顯達不到處理要求，粵北地區也會偶爾出現超標現象， 說明廣東省各地生活污水廠在調標升級改造過程中需要更多地關注和重視總磷的去除情況。

　　圖 1 2017 年粵東西北生活污水廠總磷(TP)進出水質圖

　　2 城市污水處理廠除磷技術應用現狀

　　2.1 生物法除磷

　　生物除磷工藝均為活性污泥法工藝，是城市生活污水處理廠主要的工藝方法。應用較為普遍的除磷工藝有以下幾種：

　　A/O 工藝、A2/O 工藝、Bardenpho 工藝、UCT 工藝、Phoredox 工藝、SBR 及其變種工藝等。以最常見的 A2/O 工藝為例，為提高生物除磷能力，在活性污泥法除磷工藝中，設置前端厭氧段進行釋磷，好氧過程則過度吸磷，吸磷的剩余污泥從二沉池排出系統， 部分二沉池污泥回流至厭氧段達到除磷優勢菌群富集的效果，此法可將生物除磷的效率可高于70%。

　　但是，研究數據表明， 在碳源不充足的情況下， 即使進水水質中總磷含量低于3mg/L 時， 出水總磷含量能達 1mg/L 以下，也只能滿足出水達一級 B 標準要求，不能達到一級 A 標準。另外，生物除磷工藝還存在冬季低溫運行效率低、碳源稀缺導致的競爭抑制、 易厭氧釋磷經壓濾脫水后從返污水處理系統等問題。 因此，為了滿足更高的出水標準，需根據二沉池尾水水質，使用有效的化學除磷方法。

　　2.2 化學除磷

　　化學除磷法是把可溶性的金屬鹽加入到污水水中， 并與其中的亞硝酸鹽產生化學反應而產生難溶性的磷酸鹽沉淀的化學反應。出于經濟的原因，最常見的化學試劑是鋁鹽、鈣鹽、鐵鹽和鎂鹽等。

　　在生活污水廠中，化學除磷工藝是按藥劑的不同投加點來分類：前置除磷工藝、同步除磷工藝和后置除磷工藝。 在現有的提標改造工程中主要以后沉析工藝為主， 因為該技術在除磷的同時可以避免除磷藥劑對生化系統的干擾， 能夠有效去除SS 和顆粒態有機物，更有利于出水水質的提高。現在尾水提標中常用的除磷工藝池體，如反硝化深床濾池、高效沉淀池[3]，活性砂過濾池各有優劣，仍需通過實踐工程進行驗證。

　　2.3 其他除磷技術

　　氧化塘處理技術是指根據池塘中的微生物群落空間變異分布來達到凈化水的目的。該技術具有施工易、管理便、投入少、回報高的優點。 但所需占地面積大，易導致水體的二次污染。

　　生物濾池處理技術是以土壤的自凈能力為根據，結合污水灌溉和原有間歇式砂濾池發展而來的除磷技術。 該技術具有良好的除磷效果和較高的脫氮率，在實踐中得到越來越多的應用。

　　人工濕地對磷的去除有較好效果，原理是利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用。 人工濕地運行成本低，處理過程能耗低，效果穩定， 可用于城鎮污水處理、加工，但該技術所需設備的占地面積大，且單一、單級基質難達到預期處理效果， 在操作過程中容易發生填料堵塞問題，需要格外注意。

　　3 污水除磷技術的發展趨勢及研究動向

　　3.1 反硝化除磷技術

　　近年來，反硝化除磷技術逐漸成為研究熱點，該工藝的好處是可以利用同一基質同時完成脫氮和除磷， 在缺氧條件下進性反硝化和聚磷。 反硝化除磷工藝有單污泥工藝和雙污泥工藝兩大類，跟一般脫氮除磷工藝相比較， 可節省 30%~50%的碳源，減少30%的曝氣量，減少50%的污泥產量，尤其是能處理低C/N 的污水。

　　富集反硝化聚磷菌(DPAOs)是反硝化除磷的關鍵。 隨著今年來新 DPAOs 菌株陸續得到發現和鑒定，越來越多學者關注反硝化除磷機理的研究。目前，應用較多的主要有UCT 工藝、BCFS 工藝、A2N 工藝和 Dephanox 工藝。 但是，反硝化除磷工藝受碳源、硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳氮比、碳磷比、污泥齡、溶解氧等因素的影響，還需要進一步研究和試驗。 總之，強化生物除磷和研究高效生物脫氮除磷新技術是今后污水處理研究的重要課題。

　　3.2 化學藥劑精確投加和混合投加的處理技術

　　一般生物除磷技術可去除廢水中 80%~90%的總磷，若要出水達標往往聯合其他物理化學除磷方法。

　　因此， 大部分污水廠采用物化和生化相結合的污水處理工藝。 目前，很多化學除磷的試驗主要采用多種化學除磷藥劑混合投加，進行最佳投加量試驗和條件試驗。 但是，這些試驗大多來源于各生活污水廠的技術改造結果，受地域、進出水質和處理工藝等多方面因素的影響，難以得到示范性的推廣。 因此，三級處理精確投藥系統也越來越受到生活污水廠的重視，該系統可以對三級處理化學除磷藥劑投加量進行動態精確量化，利用相關的數學模型、PLC 控制系統、變頻藥劑投加泵、以及在線監測儀等多元結合，在保障出水穩定達標的基礎上，有利于生活污水廠根據自身的情況進行有效調控和節約藥劑投加量。

　　3.3 電解除磷技術

　　電解除磷技術的除磷效果主要受電極材料、 溶液初始含量、初始 pH、電流大小、電解時間等因素的影響。 但是，現在很多研究表明， 電化學脫氮除磷的都是僅僅以脫氮或者脫磷的單一目的進性研究，且相關反應工藝以及設備的研究的甚少。可以推測，電化學組合工藝同時去除污水中氮磷會成為熱點。盡管電化學技術有其固有的優點， 可是電極材料的消耗量和沉淀生成量都非常巨大， 過高的運行費用也進一步限制了電解法的研究和發展， 因此開發強化脫氮除磷的相關組合工藝顯得十分重要和具有前景。

　　3.4 其他除磷技術

　　穩定塘具有很多類型，所以可以組合成多種不同的流程。因此可以構成復合生態系統，而且塘底的污泥可以用作高效含磷肥料，所以在農業、畜牧業、養殖業等行業的污水處理中也得到了越來越多的應用。尤其是在我國西部地區，人少地多，氧化塘技術的應用前景非常廣泛。近年來，有關人工濕地影響因素和作用機理的研究也越來越多，既從局部上改進，又通過多種類型的濕地交叉實踐優化了除磷效果，但對于處理含磷濃度較高的廢水仍具有一定難度。 因此， 在今后的發展中會加強對除磷基質的類型和種類及其優勢的微生物群的研究。

　　4 結 語

　　綜上所述，城市污水處理廠必須根據自身實際情況，如進水水質、運行成本等影響因素，再通過科學的試驗方法篩選最合理的投加方式、更精確的劑量，從而確定除磷方法。例如，當污水處理廠出水中對TP 的沒有較高的要求時，可以選擇相對經濟的處理手段，當普通的生物法處理基本可以達到達標排放標準時，可以考慮氧化塘或者人工濕地技術。但如果對出水中總磷的有較高的要求時， 可以采用后置投加的物化手段進行處理，在保證出水的同時，達到較高的社會、經濟、環境效益。