【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，污水排放總量不斷攀升，尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)的排放量逐年遞增，給生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來巨大的壓力。農(nóng)村污水具有排放量大、水量和水質(zhì)波動頻繁、收集處理難度大等特點，尤其是碳氮比低(C/N<4)、氮磷濃度高的情況更為突出。盡管我國在農(nóng)村污水處理方面投入了大量人力、物力和資源，但仍面臨處理模式不足、技術(shù)單一、工藝落后、效率低下、管理不善等諸多問題，導(dǎo)致大量農(nóng)村污水處理設(shè)施停擺、水資源污染嚴(yán)重和自然水體水質(zhì)惡化等問題。
 

　　2025年初，生態(tài)環(huán)境部等9部門聯(lián)合印發(fā)了《美麗鄉(xiāng)村建設(shè)實施方案》，要求到2027年和2035年全國農(nóng)村生活污水治理率分別達(dá)到60%和85%，因此開發(fā)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可承受、與管理水平相適應(yīng)、設(shè)施規(guī)模合理、運行穩(wěn)定可靠的技術(shù)工藝是至關(guān)重要。
 

　　青島能源所綠色反應(yīng)分離與過程強(qiáng)化技術(shù)中心在新型過程強(qiáng)化反應(yīng)器開發(fā)方面積累深厚的技術(shù)基礎(chǔ)。針對點源式污水處理問題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將低能耗的微氣泡技術(shù)與固定床生物膜污水處理技術(shù)相耦合，成功開發(fā)出具有協(xié)同脫氮性能的強(qiáng)化生物膜污水處理新技術(shù)(EFBBR)，該新型撬裝式污水處理裝備集厭氧、兼氧、好氧等生化反應(yīng)過程和高效泥水分離于一體，具有如下特點：
 

　　1.占地面積減小、運行成本低：100噸/天鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)備，其尺寸僅有12×2.4×2.4(米)，運行成本可低至0.1元/噸；
 

　　2.有效防堵塞、能耗低：高效的微氣泡技術(shù)降低50%以上曝氣能耗，顯著提高了氧氣利用率，降低了操作費用；
 

　　3.自適應(yīng)能力強(qiáng)、效率高：裝有特色填料的生物膜反應(yīng)器可在不同區(qū)域有效富集具有不同功能的優(yōu)勢菌群，污泥濃度可高達(dá)20 g/L以上，同步實現(xiàn)了硝化和反硝化，比傳統(tǒng)工藝總氮去除率提高30%~50%，顯著提升了系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力和污水處理深度；
 

　　4.自動化、智能化程度高：控制系統(tǒng)具有自主學(xué)習(xí)功能，實現(xiàn)云端自動控制和關(guān)鍵設(shè)備遠(yuǎn)程控制，無人值守，大幅降低了運行費用；
 

　　5.應(yīng)用場景廣、示范效果佳：可用于常規(guī)污水處理設(shè)施的提標(biāo)改造和難處理廢水的凈化，尤其適用于碳氮比低、污染物濃度高的點源式農(nóng)村污水、輪船污水、垃圾滲濾液、餐廚污水、養(yǎng)殖污水、工業(yè)污水生化段等處理過程；目前，該項技術(shù)已在四川、天津、廣東和廣西等地區(qū)的多個農(nóng)村和城鎮(zhèn)污水處理項目中成功示范運行，取得了良好的效果。
 

　　研究團(tuán)隊在新源路園區(qū)建設(shè)了處理量為6 m3/d的新一代污水處理系統(tǒng)，采用超低碳氮比(<2.2)的生活污水，實現(xiàn)了優(yōu)異的好氧/厭氧協(xié)同脫氮功能，其氨氮、總氮、COD和總磷的生化脫除率分別可達(dá)90%、87%、95%和65%。通過調(diào)節(jié)生物膜中的厭氧/好氧微環(huán)境，好氧反硝化菌相對豐度高達(dá)28.48%，厭氧反硝化除磷菌相對豐度高達(dá)19.25%，為高效脫氮除磷提供了基礎(chǔ)。另外，宏基因組分析識別出硝化、反硝化、異化硝酸鹽和同化硝酸鹽還原為銨等4種氮脫除代謝途徑以及13種功能酶，進(jìn)一步確定了本系統(tǒng)優(yōu)異的脫氮性能，為低成本處理點源式、低碳氮比和高濃度污水等提供了新技術(shù)途徑。
 

　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Journal of Water Process Engineering期刊。第一作者為博士生Sami Ullah Khan，通訊作者為張海東助理研究員和黃青山研究員。本研究得到國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金及青島能源所“分析技術(shù)開發(fā)”計劃等項目資助。