成果擁有單位：北京大學環境與工程學院 　　一、成果背景及國家科技需求 　　低有機污染水的氮素污染問題是我國完成點源控污之后未來環境污染的突出問題?！笆晃濉逼陂g我國環境治理規劃綱要把水污染的防治作為國民經濟和社會發展事業的重中之重，列入各級政府的主要考核內容； “十二五”期間國家戰略層面已經明確了污染總量控制從COD控制到對營養鹽的控制，提出了氨氮總量控制的國家戰略，特別是對敏感性大流域、湖泊、重點城市對TN排放提出了新要求，為了進一步遏制湖泊、河流水環境的富營養化問題，要求達到地表水環境質量標準Ⅳ類。隨著嚴格實施截污控源、強化污水處理廠的運行管理，將出現以低有機污染、較高氮素為排放特征的水污染問題。如污水處理廠達一級A標準的出水作為水環境的生態補水，來源于城市雨季地表徑流/種植農業面源的匯流等。這類低污染水如果不經過進一步處理，直接匯流入湖泊、水庫、河流，導致以硝酸鹽氮為主的總氮超標將成為我國地表水環境污染的主要問題。目前，我國地表水、地下水環境的氮素（氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮）污染十分嚴重。 　　硝酸鹽氮的去除一直是水污染控制的一個瓶頸問題。固相反硝化是有效防治水環境硝酸鹽氮污染的前沿技術，是一種新型的異養反硝化工藝。它利用水不溶性固體物質進行低有機污染水的反硝化脫氮，與傳統的異養反硝化不同的是，將固體碳源有機物作為微生物的附著載體，同時又可以在微生物酶的作用下進行生物降解，為反硝化作用提供碳源。能有效避免常規反硝化工藝中碳源投加量的不易調控、系統的穩定運行和維護比較困難等弊端，并且對溶解氧具有較強的適應性。 　　針對低有機污染、較高營養鹽TN、TP為主要污染指標的水質特征，基于固相反硝化生物脫氮原理，開發系列固體碳源強化反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質材料優化組合強化固磷的作用，突破低有機污染水的強化脫氮除磷的技術瓶頸，開發以固相碳源反硝化生物脫氮除磷技術為核心的水處理技術工藝及其工程化應用。研究成果具有重要的理論意義與實際應用價值，是對傳統反硝化工藝的進一步提高與創新,開辟我國水處理領域的新途徑，具有廣闊的應用前景。 二、成果情況介紹 　　2.1 固體碳源的研發情況 　　已開發出系列復合有機高分子材料新型固體碳源，多達40余種，有顆粒態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器研究。 　　通過序批實驗對所開發的多系列固相碳源進行脫氮性能評價，篩選出適宜的固體碳源。在此基礎上開展適宜固體碳源針對低有機污染水、較高TN等水質特征的生物填充床固相反硝化生物脫氮的工藝參數研究——以固體碳源A為例。 　　當進水硝酸鹽氮濃度為15 mg/L，HRT為0.5 h時，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)。 　　技術創新點：固相碳源的研發成果，為城市污水處理廠達到一級A標的排水（TN≤15mg/L）的深度脫氮技術的工程應用——TN達到地表水Ⅳ類目標（TN≤2mg/L）提供了理論依據。開發的顆粒狀固相碳源及其成套技術可以直接應用于污水處理廠的深度脫氮技術單元；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。 2.3 基于固體碳源反硝化生物脫氮的生態工程技術 　　針對生活污水、低污染水的水質特征，開發了一系列新型固相碳源強化固相反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質材料優化組合強化脫氮除磷的作用，突破了強化脫氮除磷技術，開發基于固相碳源的反硝化生物脫氮除磷技術為核心的生態型水處理組合工藝，并對低污染水處理實現了工程化應用。 基于固相碳源微曝氣BAF+MSL系統等生態工程現場實施過程與效果情況 技術經濟參數： 投資：約為600-1000元/m3； 運行費 (元/ m3)：低污染水<0.10元/ m3； 主要指標平均凈化效率：COD>35%； TN>85%； TP>50% 本研究成果針對截污控源后城市型入湖河流低有機污染高氮素的水質特征，開發了系列新型固相碳源并首次應用于MSL系統強化固相反硝化生物脫氮的功能，并通過多介質材料優化組合強化脫氮除磷的作用，突破了低污染水的強化脫氮除磷技術，開發基于固相碳源的反硝化生物脫氮除磷技術為核心的改良型MSL系統生態型景觀化的河道易位強化脫氮除磷的技術工藝。工程化應用結果表明，針對污水處理廠一級A標準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境質量標準Ⅳ類。 三、成果的潛在應用 作為固相碳源反硝化生物脫氮技術的突破，是我國未來國家氮素控制戰略的重要技術支撐，其潛在的應用領域是非常廣泛的。該技術可以拓展應用的領域有： （1）敏感大流域湖泊入湖河流、農業面源、城市面源低C/N比污染水質特征的氮素控制； （2）污水處理廠出水等的深度脫氮處理； （3）城市景觀水環境的水質保障工程-富營養化問題——城市河流、城市湖泊以及高檔住宅小區水景觀等。 （4）受氮素污染地下水源作為飲用水的脫氮技術 附 技術研究團隊獲得的科研資助 1、中歐國際合作項目 1項 2、國家自然科學基金項目 4項 3、國家重大水專項課題 1項