磷是生物體五種主要元素之一，對有機生命至關重要。雖然磷元素很少自然存在，但它確實以其他幾種形式存在，主要是磷酸鹽。正磷酸鹽 (PO 4 3- ) 是磷酸鹽的可溶形式，是水中天然存在的離子。這種形式很容易被光合生物吸收，但在天然水道中最常見的濃度較低。其他類型的磷酸鹽與活的或腐爛的有機物質或沉積物和土壤結合。
許多生物過程都依賴于磷的可用性。在細胞層面，磷是 DNA 和 RNA、三磷酸腺苷的能量轉移以及細胞壁結構的關鍵成分。在人體中，磷是骨骼和牙齒的主要成分。磷也有多種實際應用。由于磷對光合作用至關重要，因此它是肥料的主要成分。一些磷酸鹽是食品、洗滌劑甚至飲用水中的常見添加劑。
磷在我們的淡水生態系統中至關重要，因為它是藻類的限制性營養物質。水體富營養化或水體中營養過剩可能會造成危害，因為植物生命可能會激增。這種過度的藻類生長被稱為“藻華"，會耗盡水體中的氧氣，導致魚類死亡。此外，一些藻類還會產生對人類和動物有害的毒素。
我們的水生生態系統中有多種磷源。非點源，例如肥料徑流，是最重要的貢獻者。然而，市政和工業廢水設施（點源）是磷的另一個重要貢獻者。這些設施從廢水中去除有機物和固體，但最近需要去除磷和氮等營養物。對于向淡水系統或其他高風險環境排放廢水的設施來說，除磷已成為一項基本優先事項。在美國，總磷 (TP) 的排放限值通常低于 1 mg P/L，關鍵地區實施低于 0.1 mg P/L 的“超低"限值。
去除廢水中的磷有兩種主要機制：化學去除和生物去除。化學除磷需要在水中添加金屬鹽。可溶性磷（正磷酸鹽）與金屬鹽反應形成固體沉淀，然后在澄清器或過濾過程中從水中去除。明礬（硫酸鋁）或三價鐵（氯化鐵）是廢水中常用的化學品，可達到此效果。一種常用方法是在活性污泥廠內曝氣池末端附近向工藝中添加明礬或三價鐵，使其有足夠的時間與可溶性磷反應，然后再進入澄清器。然后通過污泥排泄去除沉淀的磷。可以使用正磷酸鹽分析儀通過向加藥泵提供控制設定點和反饋正磷酸鹽信號來自動進行化學加藥。
了解有關廢水中磷去除的更多信息，并查看我們的博客文章《自動正磷酸鹽監測如何將成本降低 25%》和《監測正磷酸鹽以降低水資源回收設施中的化學品成本》。
同樣，生物除磷也需要將可溶性磷轉化為固體形式，然后在澄清器內進行重力分離。生物除磷涉及培養細菌（磷積累生物，或 PAO），這些細菌會在體內吸收磷。通過提供適當的環境，這些 PAO 將吸收比平常更多的磷，以最大限度地去除磷。
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