在城市化進(jìn)程加速的背景下，生活污水排放量持續(xù)增長(zhǎng)，氮素污染已成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要誘因。傳統(tǒng)脫氮工藝面臨碳源不足、能耗高等挑戰(zhàn)，生物膜耦合AOA（厭氧-好氧-缺氧）工藝憑借其獨(dú)特的多級(jí)脫氮機(jī)制，為生活污水深度脫氮提供了創(chuàng)新解決方案。

工藝原理：多級(jí)協(xié)同的脫氮網(wǎng)絡(luò)

生物膜耦合AOA工藝通過(guò)構(gòu)建"生物膜-活性污泥"復(fù)合系統(tǒng)，形成三段式脫氮路徑。在厭氧段，生物膜載體富集的聚磷菌釋放磷素，同時(shí)合成內(nèi)碳源（如PHB），為后續(xù)反硝化儲(chǔ)備能量。好氧段采用分段曝氣技術(shù)，通過(guò)控制溶解氧濃度（0.5-1.2mg/L），選擇性富集氨氧化菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB），將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。缺氧段則利用內(nèi)源反硝化和厭氧氨氧化協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)氮素的高效去除。

北京工業(yè)大學(xué)研發(fā)的純膜AOA-SBR工藝進(jìn)一步創(chuàng)新，通過(guò)100%排水比設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)負(fù)荷提升至傳統(tǒng)工藝的1.5倍。其核心在于生物膜填料的選擇與分段曝氣控制，使短程硝化（亞硝酸鹽積累率>90%）與厭氧氨氧化同步進(jìn)行，顯著降低曝氣能耗。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：高效低耗的脫氮路徑

該工藝在多個(gè)維度展現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)：

碳源利用效率提升：內(nèi)碳源回收率可達(dá)70%，較傳統(tǒng)工藝降低外加碳源需求40%以上；

脫氮效能突破：TN去除率穩(wěn)定在85%-92%，出水濃度<5mg/L；

能耗經(jīng)濟(jì)性：曝氣量減少30%，噸水電耗約0.15kWh；

抗沖擊負(fù)荷：生物膜載體使系統(tǒng)可耐受3倍日常流量波動(dòng)。

中試研究表明，在C/N比低至3.5的條件下，通過(guò)投加5mg/L羥胺強(qiáng)化短程硝化，系統(tǒng)仍能保持88%的TN去除率，其中厭氧氨氧化貢獻(xiàn)率達(dá)45%。

工程應(yīng)用與優(yōu)化方向

青島思普潤(rùn)公司開(kāi)發(fā)的IFAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工藝工程化應(yīng)用。該系統(tǒng)采用分級(jí)自養(yǎng)IFAS區(qū)，通過(guò)懸浮載體選擇性富集厭氧氨氧化菌（Candidatus Brocadia），生物膜厚度控制在400-1000μm，氨氧化效率達(dá)85%-90%。配套的磁粉強(qiáng)化沉淀技術(shù)使出水SS穩(wěn)定<50mg/L。

未來(lái)發(fā)展方向包括：

智能控制：基于實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的DO、pH反饋調(diào)節(jié)；

耐低溫菌種：篩選適應(yīng)10-15℃環(huán)境的優(yōu)勢(shì)菌群；

資源回收：耦合磷回收技術(shù)，提取鳥(niǎo)糞石肥料。

結(jié)語(yǔ)

生物膜耦合AOA工藝通過(guò)多級(jí)脫氮機(jī)制創(chuàng)新，突破了傳統(tǒng)工藝的碳源限制與能耗瓶頸。其"生物膜-活性污泥"復(fù)合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了短程硝化、厭氧氨氧化與內(nèi)源反硝化的協(xié)同增效，在保證出水水質(zhì)的同時(shí)顯著降低運(yùn)行成本。隨著材料科學(xué)與智能控制技術(shù)的進(jìn)步，該工藝將在城市生活污水處理領(lǐng)域發(fā)揮更重要作用，為水環(huán)境質(zhì)量提升提供可靠的技術(shù)支撐。