摘要
当前，我国水体氨氮超标已成为影响地表水环境质量的关键问题。为此，国务院在《节能减排“十二五”规划》中明确将氨氮增列为约束性指标，并提出在2015年实现单位国内生产总值氨氮排放总量比2010年减少10%的目标。传统的生物脱氮技术因受微生物功能及环境条件的制约，尚难满足氨氮高效脱除的需求，因此通过技术创新突破生物脱氮的制约瓶颈，对于“十二五”氨氮减排总量控制目标的实现至关重要，也符合《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020）》中综合治污的优先主题。 本项目通过突破微生物脱氮功能和微环境的双重制约瓶颈，实现了城镇生活污水处理厂氨氮和总氮在同一好氧环境下的同步高效去除，促进了高氨氮有机废水处理过程中的同步硝化反硝化，构建了适宜于农村生活污水低成本分散处理的生物-生态协同脱氮技术模式。主要技术发明点包括： （1）异养硝化-好氧反硝化一步法脱氮技术。突破了传统的“自养硝化-缺氧反硝化”脱氮模式的限制，自行筛选了“异养硝化-好氧反硝化”脱氮功能菌，脱氮效率比传统生物脱氮提高2~3倍。据此提出的一步法脱氮技术，不需要好氧硝化和缺氧反硝化交替的环境，能够在单一好氧环境下同步完成除碳脱氮，且可与活性污泥体系协同提高污水处理效率，大大简化了传统工艺的反应条件，能够在不增加占地、基建、设备和能耗的前提下，实现城镇污水处理厂1级A的出水标准，污水处理厂提标改造成本可减少50%以上。获得核心发明专利4项。 （2）大孔网状功能载体固定化微生物脱氮技术。自行设计合成了聚氨酯基大孔、网状、互惯型高分子载体，通过引入共价键型生物活性基团，解决了微生物失活和脱氮菌流失的技术难题；基于聚氨酯载体，研制了新型固定化微生物-高效曝气生物滤池，为脱氮微生物创造了厌氧-兼氧-好氧集成的耦合环境，大大促进了同步硝化反硝化；生物负载量达到30g/L，氨氮耐受浓度比A/O工艺提高了5倍。通过对高效脱氮微生物的固定化，可使垃圾渗滤液、TNT红水、黄姜加工废水等高含氮难降解有机废水中氨氮去除率达到99%。获得核心发明专利12项。 （3）多介质固定化生物-生态协同脱氮技术。基于宏观和微观原电池原理，制备了4种廉价多介质滤料。基于砖墙式嵌套装填的多介质滤料及高效脱氮微生物，发明了多介质固定化生物滤池，改善了高效脱氮微生物生存、代谢和繁殖的微环境；基于多介质滤料的优化配置，提出了以多介质快速生物滤池、多介质人工湿地和多介质地下渗滤为核心的多介质固定化生物-生态协同脱氮技术模式，促进了硝化反硝化菌群协同富集，实现了农村生活污水低成本深度脱氮。获得核心发明专利4项。 获授权国家发明专利20项。形成的高效脱氮微生物产品及其固定化技术与设备得到实际应用，建成含氮有机废水高效脱氮工程28座，推广农村生活污水低成本深度脱氮设施1453套。近三年累计直接经济效益1.57亿元，环境、社会和经济效益显著。获教育部科学技术进步奖一等奖，发表论文202篇，他引1802次，其中SCI论文108篇，SCI他引748次。
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