(1)普通工业磷酸盐易与废水中的钙盐形成羟基磷灰石沉淀，造成磷营养固化问题，微生物无法吸收，且由于污泥中无机成分增多，污泥沉降性差，影响曝气池处理水质；
(2)一般磷酸盐用量大，工人劳动强度较高，并且由于活性污泥中微生物吸收率不高，出水总磷(TP)存在超标现象；
(3)冬天温度低，易结冰，现场操作条件比较恶劣。如何让废水中的微生物得到更多的磷而同时减少磷的排放成为亟待解决的问题之一。
本实验在造纸废水处理系统的生化段分别投加生物活性磷与传统工业磷酸盐，通过对主要水质监测指标及经济技术指标的对比，结合实际使用情况中存在的问题，研究以生物活性磷替代传统磷营养剂的工业化应用的可行性。
1.实验
1.1主要试剂
生物活性磷，主要成分是携带能量的可溶性有机磷化物(ATP&；ADP)、核酸及数种关键辅酶和磷脂，其中可用磷占50%(以P2O5计)，其应用于工业废水处理领域时，具有易被微生物吸收，提高微生物活性，提高污泥沉降性能，降低出水磷酸盐含量，减少污泥产量等优势。
1.2作用机理
生物活性磷与小分子有机酸形成络合物，络合后的磷更容易被微生物吸收，增强微生物生理机能，促进微生物种类多样化；络合后的磷不易与废水中金属离子形成沉淀，使剩余污泥产量大大减少。
1.3实验方法
陕西某纸厂采用化学浆及废纸浆生产生活用纸及包装用纸，总产量250t.d-1，配套废水处理站处理能力23000m3.d-1，在该企业污水处理系统其他工艺控制参数不变的前提下，在好氧曝气池将传统工业磷酸盐替换为生物活性磷进行中试试验，按照传统工业磷酸盐加药频率和推荐用量进行投加，研究其在造纸厂污水处理站实际运行中的可行性，确保生物活性磷达到以下目标：氧化沟系统CODCr去除率持平或略有改善；通过数据及污泥性状反馈，微生物能够有效利用该减磷产品；确保最终系统出水TP低于国标标准0.5mg.L-1以下。生物活性磷的添加实验流程如图1所示。
1.4生物活性磷用量的确定
该污水处理站平均处理水量23000m3.d-1，进水COD1200～1400mg.L-1，出水COD200～300mg.L-1，进水氨氮、总磷忽略，根据BOD：N：P=100：5：1，暂定B/C比为0.4计算，理论上需要氮、磷元素分别为：
23000×[(1200～1400)-300]×0.4×(5/100)×10-3=(414～506)kg.d-1。
23000×[(1200～1400)-300]×0.4×(1/100)×10-3=(82.8～101)kg.d-1。
根据尿素和磷酸三钠的氮、磷含量分别为46%和18.9%，理论上系统每天需要使用尿素和磷酸三钠的量分别为1000kg和500kg，基于此，建议好氧生物系统使用生物磷产品的用量为50kg.d-1(即磷酸三钠的1/10的量)。
2.实验结果与讨论
2.1生物活性磷对CODCr去除率的影响
(1)横向比较
在污水处理系统其他工艺控制参数不变的前提下，在其好氧曝气池改变磷营养因子，即将传统工业磷酸盐替换为生物活性磷，按照目前的曝气池处理量，使用生物磷产品的用量为50kg.d-1好氧生物系统在2014年6月使用磷酸三钠营养盐，2014年7月使用生物活性磷，生物活性磷使用前后对CODCr去除率影响如图2所示。
如图2所示，生物活性磷产品添加前后，曝气池进水水质相对平稳，CODCr基本稳定在1200mg.L-1左右，无较大负荷冲击；添加生物活性磷产品前后，对该产品进行了现场追踪，在产品试用期间，从好氧系统出水数据分析，系统运行相对稳定。添加生物活性磷前平均出水CODCr为242mg.L-1，添加生物活性磷后平均出水为206mg.L-1，使用生物活性磷后出水CODCr明显降低，出水CODCr的去除率提高3%。原因可能是生物活性磷的磷与小分子有机酸形成络合物，络合后的磷更容易被微生物吸收，增强微生物生理机能，使污泥活性沉降性变好，促进微生物种类多样化，提高微生物的活性，使COD的去除效率得到提高[3-5]。
(2)纵向比较
纵向比较好氧生物系统在2013年7月使用磷酸三钠营养盐和2014年7月使用生物活性磷的处理效果，不同生物营养剂对好氧生物系统CODCr去除率的影响如表1所示。
由表1可知，在污水处理系统其他工艺控制参数不变的前提下，好氧曝气池由传统工业磷酸盐替换为生物活性磷后，出水CODCr明显降低。因此，在好氧生物系统生物活性磷(1/10用量)可提高污泥的活性，CODCr去除率提高3%。
2.2生物活性磷对污泥性质的影响
在污水处理系统其他工艺控制参数不变的前提下，将好氧曝气池传统工业磷酸盐替换为生物活性磷，运行一段时间后，将活性污泥进行电子显微镜观察分析污泥性状，如图3所示。
由图3可知，用磷酸三钠营养剂的活性污泥在显微镜下观察时，污泥性状非常分散，因为污泥处于膨胀状态，可以明显看到丝状菌，污泥比较蓬松且分散；用生物活性磷营养剂的污泥之间开始有了絮聚的效果，菌胶团大而密实，有大量钟虫或者累枝虫，少量轮虫，丝状菌丰度可控，其他微生物的种类越多越好、数量适中，在排除系统进行工艺参数调整的大背景之下，这充分说明生物活性磷营养剂有利于提高污泥活性[6-8]，原生动物种群增多，食物链增长。通过生物相观察也可以发现污泥菌胶团生长良好，微生物活性提高，物种呈多样化趋势。
2.3生物活性磷对出水总磷的影响
在污水处理系统其他工艺控制参数不变的前提下，生物磷活性使用前后的变化如表2所示。
由表2可知，使用生物磷产品后，对好氧系统进出水总磷进行分析，从出水总磷来看由原先使用的0.23mg.L-1下降到0.06mg.L-1，说明该产品的用量能够满足正常微生物所需的磷酸盐，而系统并不缺磷。因此，生物磷产品的用量即为磷酸三钠的1/10时，可满足此好氧系统的正常运行。
2.4应用生物活性磷的经济效益分析
在污水处理系统其它工艺控制参数不变的前提下，将传统工业磷酸盐替换为生物活性磷进行中试试验按照目前每天污水站的处理量，使用生物磷产品的用量50kg.d-1，而之前使用传统工业磷酸盐，投加量500kg.d-1。在确保经济效益和环保效益的同时，并未增加污水处理药剂成本，具体成本比较见表3。
由表3可知，在相同处理水量的前提下，正常使用生物活性磷后，可以节省磷营养盐的使用成本65元，为污水处理站在污水处理运行成本控制上带来实实在在的效益。生物活性磷产品使用简单、用量少、投加方便，可以减轻劳动强度，降低仓储压力，同时使用本产品后还可避免设备管道腐蚀结垢等，为污水处理站节省一些无形的成本。
3.结论
(1)使用生物活性磷后，可以提高污水处理效果，出水COD去除率提高3%。
(2)生物活性磷用量为磷酸三钠用量的1/10时，可满足此好氧生物系统的正常运行，污泥活性增加，出水总磷可下降到0.06mg.L-1。
(3)使用生物活性磷后，磷营养成本费用可以节省65元，而且还会为客户带来其他无形效益。
