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伴随着环境质量考核目标的管理压力增加，城镇污水处理厂的提标改造已成为常态，在水环境敏感地域甚至出台了更加严格的地方排放标准。为了实现污水厂总磷TP的达标排放，对高效除磷技术的研究意义重大。目前，在污水处理工艺末端强化化学除磷和高效沉淀分离是较为常见TP提标方法。根据化学热力学和动力学原理，无论是在药剂利用效率还是在沉淀速率方面，末端化学除磷都不是一个优化方案。根据生物除磷理论，除磷效率受进水有机物浓度、产率系数、剩余污泥排放量的“连锁关系”影响，尤其是在进水有机物浓度偏低的情况下，传统生物除磷技术很难实现达标排放。本文进一步分析了聚磷菌的厌氧/好氧的释/吸磷规律，结合侧流除磷技术，认为排出厌氧阶段富磷污水的行为，可以打破聚磷菌的释/吸磷的物质平衡关系，产生好氧阶段处于“磷饥饿”状态的聚磷菌，从而提高聚磷菌的好氧主动吸磷能力，可以形成磷浓度更低的好氧超量吸磷平衡状态，支撑基于生物吸收的高效生物除磷技术。围绕此设想，作者重点研究了处于“磷饥饿”状态下的聚磷菌的好氧主动吸磷能力，研究了富磷污泥的培养、富磷污泥的厌氧释磷-好氧吸磷特性，构建基于生物吸收的高效生物除磷技术，进一步研究除磷效果和该系统的微生物特性，得到如下研究结果：
①采用序批方式、以磷浓度为10.82~17.78mg/L的污水对实验污泥进行了强化培养，经过21d培养，实验污泥中磷含量逐渐从2.4%增加至7.1%。以培养的富磷污泥为对象，在加入HAc-COD碳源的情况下进行了厌氧释磷，通过排出部分富磷污水形成了“磷饥饿”状态的聚磷菌，研究了不同“磷饥饿”状态聚磷菌系统的好氧主动吸磷过程和吸磷平衡点磷浓度，发现即使最小程度的“磷饥饿”状态（侧流比20%），吸磷平衡时磷酸盐浓度均低于方法检出限（＜0.01mg/L），为基于生物吸收的高效生物除磷技术的进一步研究奠定了基础。
②论文进一步研究了碳源浓度对厌氧释磷过程的影响，发现碳源是激发聚磷菌有效释磷潜能的“钥匙”，COD=300mg/L是碳源浓度的“分界线”，当COD＜300mg/L时，碳源浓度是厌氧释磷的限制性因素，此时最大释磷量和有效释磷时间与碳源浓度成正相关关系；当COD≥300mg/L时，碳源浓度为厌氧释磷的非限制性因素，有效释磷时间和最大释磷浓度基本不随碳源浓度的变化而变化，此时，有效释磷时间和最大释磷浓度由富磷污泥的本身特性决定。厌氧释磷过程可以分为快速释磷，缓慢释磷和释磷停滞三个阶段，释磷量主要由快速释磷阶段提供。
③在研究碳源浓度及厌氧释磷时间对好氧吸磷过程的连锁关系时发现，当碳源浓度为限制性因素时，厌氧释磷污泥的吸磷能力与碳源浓度成正相关关系，当碳源浓度为非限制性因素时，厌氧释磷污泥的吸磷能力取决于自身特性，污泥吸磷能力为25.75mgP/gMLSS；好氧吸磷过程可以划分为快速吸磷阶段和缓慢吸磷阶段，快速吸磷阶段是吸磷量的主要贡献阶段，溶液中大部分的磷在此阶段被聚磷菌主动吸收；缓慢吸磷阶段达到吸磷平衡点，保证出水的超低磷浓度。为充分激发聚磷菌的超量吸磷能力，并考虑碳源的消耗，发挥聚磷菌“厌氧释磷-好氧超量吸磷”的最佳条件为：COD=300mg/L，释磷时间90min，吸磷时间240min。
④以侧流比为60%的“磷饥饿”状态进行基于生物吸收的高效生物除磷技术的运行试验，结果表明：在稳定运行阶段，出水TP大多数时间低于方法检出限（＜0.01mg/L），出水TP、COD、氨氮、TN的平均去除率分别为98.6%、99.0%、91.9%、79.3%，测试指标均满足GB18918-2002一级A标要求。其中，TP指标能满足太湖流域、北京、天津以及昆明等地方标准的严格要求，实现了基于生物吸收的高效生物除磷。
⑤接种污泥经驯化培养后，微生物的群落结构及物种组成发生了明显变化，聚磷微生物得到快速增长并成为优势菌群。门水平下5个样本的主要菌群为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、绿弯菌门Chioroflex、放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicutes，其中变形菌门Proteobacteria为富磷活性污泥的优势菌群。纲水平下5个样本的主要菌群为放线菌纲Actinobacteria、γ-变形菌纲γ-Proteobacteria、厌氧绳菌纲Anaerolineae、α-变形菌纲α-Proteobacteria、拟杆菌纲Bacteroidia、Chloroflexia菌纲、δ-变形菌纲δ-Proteobacteria等菌群，其中变形菌纲Proteobacteria在5个样本中均有一定的丰度，在富磷活性污泥中丰度最高（47.3%），为优势菌群。属水平下假单胞菌属Pseudomonas为富磷活性污泥的优势菌群，丰度最高（20.7%）。
①采用序批方式、以磷浓度为10.82~17.78mg/L的污水对实验污泥进行了强化培养，经过21d培养，实验污泥中磷含量逐渐从2.4%增加至7.1%。以培养的富磷污泥为对象，在加入HAc-COD碳源的情况下进行了厌氧释磷，通过排出部分富磷污水形成了“磷饥饿”状态的聚磷菌，研究了不同“磷饥饿”状态聚磷菌系统的好氧主动吸磷过程和吸磷平衡点磷浓度，发现即使最小程度的“磷饥饿”状态（侧流比20%），吸磷平衡时磷酸盐浓度均低于方法检出限（＜0.01mg/L），为基于生物吸收的高效生物除磷技术的进一步研究奠定了基础。
②论文进一步研究了碳源浓度对厌氧释磷过程的影响，发现碳源是激发聚磷菌有效释磷潜能的“钥匙”，COD=300mg/L是碳源浓度的“分界线”，当COD＜300mg/L时，碳源浓度是厌氧释磷的限制性因素，此时最大释磷量和有效释磷时间与碳源浓度成正相关关系；当COD≥300mg/L时，碳源浓度为厌氧释磷的非限制性因素，有效释磷时间和最大释磷浓度基本不随碳源浓度的变化而变化，此时，有效释磷时间和最大释磷浓度由富磷污泥的本身特性决定。厌氧释磷过程可以分为快速释磷，缓慢释磷和释磷停滞三个阶段，释磷量主要由快速释磷阶段提供。
③在研究碳源浓度及厌氧释磷时间对好氧吸磷过程的连锁关系时发现，当碳源浓度为限制性因素时，厌氧释磷污泥的吸磷能力与碳源浓度成正相关关系，当碳源浓度为非限制性因素时，厌氧释磷污泥的吸磷能力取决于自身特性，污泥吸磷能力为25.75mgP/gMLSS；好氧吸磷过程可以划分为快速吸磷阶段和缓慢吸磷阶段，快速吸磷阶段是吸磷量的主要贡献阶段，溶液中大部分的磷在此阶段被聚磷菌主动吸收；缓慢吸磷阶段达到吸磷平衡点，保证出水的超低磷浓度。为充分激发聚磷菌的超量吸磷能力，并考虑碳源的消耗，发挥聚磷菌“厌氧释磷-好氧超量吸磷”的最佳条件为：COD=300mg/L，释磷时间90min，吸磷时间240min。
④以侧流比为60%的“磷饥饿”状态进行基于生物吸收的高效生物除磷技术的运行试验，结果表明：在稳定运行阶段，出水TP大多数时间低于方法检出限（＜0.01mg/L），出水TP、COD、氨氮、TN的平均去除率分别为98.6%、99.0%、91.9%、79.3%，测试指标均满足GB18918-2002一级A标要求。其中，TP指标能满足太湖流域、北京、天津以及昆明等地方标准的严格要求，实现了基于生物吸收的高效生物除磷。
⑤接种污泥经驯化培养后，微生物的群落结构及物种组成发生了明显变化，聚磷微生物得到快速增长并成为优势菌群。门水平下5个样本的主要菌群为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、绿弯菌门Chioroflex、放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicutes，其中变形菌门Proteobacteria为富磷活性污泥的优势菌群。纲水平下5个样本的主要菌群为放线菌纲Actinobacteria、γ-变形菌纲γ-Proteobacteria、厌氧绳菌纲Anaerolineae、α-变形菌纲α-Proteobacteria、拟杆菌纲Bacteroidia、Chloroflexia菌纲、δ-变形菌纲δ-Proteobacteria等菌群，其中变形菌纲Proteobacteria在5个样本中均有一定的丰度，在富磷活性污泥中丰度最高（47.3%），为优势菌群。属水平下假单胞菌属Pseudomonas为富磷活性污泥的优势菌群，丰度最高（20.7%）。