生活污水深度脱氮生物膜耦合AOA工艺

在城市化进程加速的背景下，生活污水排放量持续增长，氮素污染已成为水体富营养化的主要诱因。传统脱氮工艺面临碳源不足、能耗高等挑战，生物膜耦合AOA（厌氧-好氧-缺氧）工艺凭借其独特的多级脱氮机制，为生活污水深度脱氮提供了创新解决方案。

工艺原理：多级协同的脱氮网络

生物膜耦合AOA工艺通过构建"生物膜-活性污泥"复合系统，形成三段式脱氮路径。在厌氧段，生物膜载体富集的聚磷菌释放磷素，同时合成内碳源（如PHB），为后续反硝化储备能量。好氧段采用分段曝气技术，通过控制溶解氧浓度（0.5-1.2mg/L），选择性富集氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB），将氨氮转化为亚硝酸盐。缺氧段则利用内源反硝化和厌氧氨氧化协同作用，实现氮素的高效去除。

北京工业大学研发的纯膜AOA-SBR工艺进一步创新，通过100%排水比设计，使系统负荷提升至传统工艺的1.5倍。其核心在于生物膜填料的选择与分段曝气控制，使短程硝化（亚硝酸盐积累率>90%）与厌氧氨氧化同步进行，显著降低曝气能耗。

技术优势：高效低耗的脱氮路径

该工艺在多个维度展现显著优势：

碳源利用效率提升：内碳源回收率可达70%，较传统工艺降低外加碳源需求40%以上；

脱氮效能突破：TN去除率稳定在85%-92%，出水浓度<5mg/L；

能耗经济性：曝气量减少30%，吨水电耗约0.15kWh；

抗冲击负荷：生物膜载体使系统可耐受3倍日常流量波动。

中试研究表明，在C/N比低至3.5的条件下，通过投加5mg/L羟胺强化短程硝化，系统仍能保持88%的TN去除率，其中厌氧氨氧化贡献率达45%。

工程应用与优化方向

青岛思普润公司开发的IFAS系统实现了工艺工程化应用。该系统采用分级自养IFAS区，通过悬浮载体选择性富集厌氧氨氧化菌（Candidatus Brocadia），生物膜厚度控制在400-1000μm，氨氧化效率达85%-90%。配套的磁粉强化沉淀技术使出水SS稳定<50mg/L。

未来发展方向包括：

智能控制：基于实时水质监测的DO、pH反馈调节；

耐低温菌种：筛选适应10-15℃环境的优势菌群；

资源回收：耦合磷回收技术，提取鸟粪石肥料。

结语

生物膜耦合AOA工艺通过多级脱氮机制创新，突破了传统工艺的碳源限制与能耗瓶颈。其"生物膜-活性污泥"复合系统实现了短程硝化、厌氧氨氧化与内源反硝化的协同增效，在保证出水水质的同时显著降低运行成本。随着材料科学与智能控制技术的进步，该工艺将在城市生活污水处理领域发挥更重要作用，为水环境质量提升提供可靠的技术支撑。