成果擁有單位：北京大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院 　　一、成果背景及國家科技需求 　　低有機(jī)污染水的氮素污染問題是我國完成點(diǎn)源控污之后未來環(huán)境污染的突出問題?！笆晃濉逼陂g我國環(huán)境治理規(guī)劃綱要把水污染的防治作為國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展事業(yè)的重中之重，列入各級(jí)政府的主要考核內(nèi)容； “十二五”期間國家戰(zhàn)略層面已經(jīng)明確了污染總量控制從COD控制到對(duì)營養(yǎng)鹽的控制，提出了氨氮總量控制的國家戰(zhàn)略，特別是對(duì)敏感性大流域、湖泊、重點(diǎn)城市對(duì)TN排放提出了新要求，為了進(jìn)一步遏制湖泊、河流水環(huán)境的富營養(yǎng)化問題，要求達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ類。隨著嚴(yán)格實(shí)施截污控源、強(qiáng)化污水處理廠的運(yùn)行管理，將出現(xiàn)以低有機(jī)污染、較高氮素為排放特征的水污染問題。如污水處理廠達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的出水作為水環(huán)境的生態(tài)補(bǔ)水，來源于城市雨季地表徑流/種植農(nóng)業(yè)面源的匯流等。這類低污染水如果不經(jīng)過進(jìn)一步處理，直接匯流入湖泊、水庫、河流，導(dǎo)致以硝酸鹽氮為主的總氮超標(biāo)將成為我國地表水環(huán)境污染的主要問題。目前，我國地表水、地下水環(huán)境的氮素（氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮）污染十分嚴(yán)重。 　　硝酸鹽氮的去除一直是水污染控制的一個(gè)瓶頸問題。固相反硝化是有效防治水環(huán)境硝酸鹽氮污染的前沿技術(shù)，是一種新型的異養(yǎng)反硝化工藝。它利用水不溶性固體物質(zhì)進(jìn)行低有機(jī)污染水的反硝化脫氮，與傳統(tǒng)的異養(yǎng)反硝化不同的是，將固體碳源有機(jī)物作為微生物的附著載體，同時(shí)又可以在微生物酶的作用下進(jìn)行生物降解，為反硝化作用提供碳源。能有效避免常規(guī)反硝化工藝中碳源投加量的不易調(diào)控、系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和維護(hù)比較困難等弊端，并且對(duì)溶解氧具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 　　針對(duì)低有機(jī)污染、較高營養(yǎng)鹽TN、TP為主要污染指標(biāo)的水質(zhì)特征，基于固相反硝化生物脫氮原理，開發(fā)系列固體碳源強(qiáng)化反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質(zhì)材料優(yōu)化組合強(qiáng)化固磷的作用，突破低有機(jī)污染水的強(qiáng)化脫氮除磷的技術(shù)瓶頸，開發(fā)以固相碳源反硝化生物脫氮除磷技術(shù)為核心的水處理技術(shù)工藝及其工程化應(yīng)用。研究成果具有重要的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，是對(duì)傳統(tǒng)反硝化工藝的進(jìn)一步提高與創(chuàng)新,開辟我國水處理領(lǐng)域的新途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。 二、成果情況介紹 　　2.1 固體碳源的研發(fā)情況 　　已開發(fā)出系列復(fù)合有機(jī)高分子材料新型固體碳源，多達(dá)40余種，有顆粒態(tài)固體碳源以及無紡布仿真水草型固體碳源兩大類型。 　　2.2 基于固體碳源的低污染水固相反硝化脫氮生物填充床反應(yīng)器研究。 　　通過序批實(shí)驗(yàn)對(duì)所開發(fā)的多系列固相碳源進(jìn)行脫氮性能評(píng)價(jià)，篩選出適宜的固體碳源。在此基礎(chǔ)上開展適宜固體碳源針對(duì)低有機(jī)污染水、較高TN等水質(zhì)特征的生物填充床固相反硝化生物脫氮的工藝參數(shù)研究——以固體碳源A為例。 　　當(dāng)進(jìn)水硝酸鹽氮濃度為15 mg/L，HRT為0.5 h時(shí)，填充床出水硝酸鹽氮濃度小于1 mg/L，無亞硝酸鹽氮和氨氮積累，平均硝酸鹽氮去除率為93.71 %，平均反硝化速率為28.48 mg-N/(L?h)。 　　技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：固相碳源的研發(fā)成果，為城市污水處理廠達(dá)到一級(jí)A標(biāo)的排水（TN≤15mg/L）的深度脫氮技術(shù)的工程應(yīng)用——TN達(dá)到地表水Ⅳ類目標(biāo)（TN≤2mg/L）提供了理論依據(jù)。開發(fā)的顆粒狀固相碳源及其成套技術(shù)可以直接應(yīng)用于污水處理廠的深度脫氮技術(shù)單元；也是地下水硝酸鹽氮的脫去作為地下水水源飲用水的安全保障技術(shù)。 2.3 基于固體碳源反硝化生物脫氮的生態(tài)工程技術(shù) 　　針對(duì)生活污水、低污染水的水質(zhì)特征，開發(fā)了一系列新型固相碳源強(qiáng)化固相反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質(zhì)材料優(yōu)化組合強(qiáng)化脫氮除磷的作用，突破了強(qiáng)化脫氮除磷技術(shù)，開發(fā)基于固相碳源的反硝化生物脫氮除磷技術(shù)為核心的生態(tài)型水處理組合工藝，并對(duì)低污染水處理實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用。 基于固相碳源微曝氣BAF+MSL系統(tǒng)等生態(tài)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程與效果情況 技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)： 投資：約為600-1000元/m3； 運(yùn)行費(fèi) (元/ m3)：低污染水<0.10元/ m3； 主要指標(biāo)平均凈化效率：COD>35%； TN>85%； TP>50% 本研究成果針對(duì)截污控源后城市型入湖河流低有機(jī)污染高氮素的水質(zhì)特征，開發(fā)了系列新型固相碳源并首次應(yīng)用于MSL系統(tǒng)強(qiáng)化固相反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質(zhì)材料優(yōu)化組合強(qiáng)化脫氮除磷的作用，突破了低污染水的強(qiáng)化脫氮除磷技術(shù)，開發(fā)基于固相碳源的反硝化生物脫氮除磷技術(shù)為核心的改良型MSL系統(tǒng)生態(tài)型景觀化的河道易位強(qiáng)化脫氮除磷的技術(shù)工藝。工程化應(yīng)用結(jié)果表明，針對(duì)污水處理廠一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的排水特征的低污染水，該組合工藝出水能基本接近地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ類。 三、成果的潛在應(yīng)用 作為固相碳源反硝化生物脫氮技術(shù)的突破，是我國未來國家氮素控制戰(zhàn)略的重要技術(shù)支撐，其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的。該技術(shù)可以拓展應(yīng)用的領(lǐng)域有： （1）敏感大流域湖泊入湖河流、農(nóng)業(yè)面源、城市面源低C/N比污染水質(zhì)特征的氮素控制； （2）污水處理廠出水等的深度脫氮處理； （3）城市景觀水環(huán)境的水質(zhì)保障工程-富營養(yǎng)化問題——城市河流、城市湖泊以及高檔住宅小區(qū)水景觀等。 （4）受氮素污染地下水源作為飲用水的脫氮技術(shù) 附 技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)獲得的科研資助 1、中歐國際合作項(xiàng)目 1項(xiàng) 2、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 4項(xiàng) 3、國家重大水專項(xiàng)課題 1項(xiàng)