成果拥有单位：北京大学环境与工程学院 　　一、成果背景及国家科技需求 　　低有机污染水的氮素污染问题是我国完成点源控污之后未来环境污染的突出问题。“十一五”期间我国环境治理规划纲要把水污染的防治作为国民经济和社会发展事业的重中之重，列入各级政府的主要考核内容； “十二五”期间国家战略层面已经明确了污染总量控制从COD控制到对营养盐的控制，提出了氨氮总量控制的国家战略，特别是对敏感性大流域、湖泊、重点城市对TN排放提出了新要求，为了进一步遏制湖泊、河流水环境的富营养化问题，要求达到地表水环境质量标准Ⅳ类。随着严格实施截污控源、强化污水处理厂的运行管理，将出现以低有机污染、较高氮素为排放特征的水污染问题。如污水处理厂达一级A标准的出水作为水环境的生态补水，来源于城市雨季地表径流/种植农业面源的汇流等。这类低污染水如果不经过进一步处理，直接汇流入湖泊、水库、河流，导致以硝酸盐氮为主的总氮超标将成为我国地表水环境污染的主要问题。目前，我国地表水、地下水环境的氮素（氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）污染十分严重。 　　硝酸盐氮的去除一直是水污染控制的一个瓶颈问题。固相反硝化是有效防治水环境硝酸盐氮污染的前沿技术，是一种新型的异养反硝化工艺。它利用水不溶性固体物质进行低有机污染水的反硝化脱氮，与传统的异养反硝化不同的是，将固体碳源有机物作为微生物的附着载体，同时又可以在微生物酶的作用下进行生物降解，为反硝化作用提供碳源。能有效避免常规反硝化工艺中碳源投加量的不易调控、系统的稳定运行和维护比较困难等弊端，并且对溶解氧具有较强的适应性。 　　针对低有机污染、较高营养盐TN、TP为主要污染指标的水质特征，基于固相反硝化生物脱氮原理，开发系列固体碳源强化反硝化生物脱氮的功能，并通过多介质材料优化组合强化固磷的作用，突破低有机污染水的强化脱氮除磷的技术瓶颈，开发以固相碳源反硝化生物脱氮除磷技术为核心的水处理技术工艺及其工程化应用。研究成果具有重要的理论意义与实际应用价值，是对传统反硝化工艺的进一步提高与创新,开辟我国水处理领域的新途径，具有广阔的应用前景。 二、成果情况介绍 　　2.1 固体碳源的研发情况 　　已开发出系列复合有机高分子材料新型固体碳源，多达40余种，有颗粒态固体碳源以及无纺布仿真水草型固体碳源两大类型。 　　2.2 基于固体碳源的低污染水固相反硝化脱氮生物填充床反应器研究。 　　通过序批实验对所开发的多系列固相碳源进行脱氮性能评价，筛选出适宜的固体碳源。在此基础上开展适宜固体碳源针对低有机污染水、较高TN等水质特征的生物填充床固相反硝化生物脱氮的工艺参数研究——以固体碳源A为例。 　　当进水硝酸盐氮浓度为15 mg/L，HRT为0.5 h时，填充床出水硝酸盐氮浓度小于1 mg/L，无亚硝酸盐氮和氨氮积累，平均硝酸盐氮去除率为93.71 %，平均反硝化速率为28.48 mg-N/(L•h)。 　　技术创新点：固相碳源的研发成果，为城市污水处理厂达到一级A标的排水（TN≤15mg/L）的深度脱氮技术的工程应用——TN达到地表水Ⅳ类目标（TN≤2mg/L）提供了理论依据。开发的颗粒状固相碳源及其成套技术可以直接应用于污水处理厂的深度脱氮技术单元；也是地下水硝酸盐氮的脱去作为地下水水源饮用水的安全保障技术。 2.3 基于固体碳源反硝化生物脱氮的生态工程技术 　　针对生活污水、低污染水的水质特征，开发了一系列新型固相碳源强化固相反硝化生物脱氮的功能，并通过多介质材料优化组合强化脱氮除磷的作用，突破了强化脱氮除磷技术，开发基于固相碳源的反硝化生物脱氮除磷技术为核心的生态型水处理组合工艺，并对低污染水处理实现了工程化应用。 基于固相碳源微曝气BAF+MSL系统等生态工程现场实施过程与效果情况 技术经济参数： 投资：约为600-1000元/m3； 运行费 (元/ m3)：低污染水<0.10元/ m3； 主要指标平均净化效率：COD>35%； TN>85%； TP>50% 本研究成果针对截污控源后城市型入湖河流低有机污染高氮素的水质特征，开发了系列新型固相碳源并首次应用于MSL系统强化固相反硝化生物脱氮的功能，并通过多介质材料优化组合强化脱氮除磷的作用，突破了低污染水的强化脱氮除磷技术，开发基于固相碳源的反硝化生物脱氮除磷技术为核心的改良型MSL系统生态型景观化的河道易位强化脱氮除磷的技术工艺。工程化应用结果表明，针对污水处理厂一级A标准的排水特征的低污染水，该组合工艺出水能基本接近地表水环境质量标准Ⅳ类。 三、成果的潜在应用 作为固相碳源反硝化生物脱氮技术的突破，是我国未来国家氮素控制战略的重要技术支撑，其潜在的应用领域是非常广泛的。该技术可以拓展应用的领域有： （1）敏感大流域湖泊入湖河流、农业面源、城市面源低C/N比污染水质特征的氮素控制； （2）污水处理厂出水等的深度脱氮处理； （3）城市景观水环境的水质保障工程-富营养化问题——城市河流、城市湖泊以及高档住宅小区水景观等。 （4）受氮素污染地下水源作为饮用水的脱氮技术 附 技术研究团队获得的科研资助 1、中欧国际合作项目 1项 2、国家自然科学基金项目 4项 3、国家重大水专项课题 1项