【成果介绍】
近十几年来，随着污水厂一级A排放标准的提标改造工作的快速推进，有效削减了全国范围内有机物、氮源及磷源的排放，有效缓解了水生态环境的压力，在一定程度上控制了黑臭水体及富营养问题的发生。然而全国范围内的水污染问题是分布不均的，部分流域存在环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题，2015年环保部针对生态环境脆弱等敏感水体提出更为严格的特别排放限值。随后北京、河南、天津、安徽、江苏和浙江等省市相继发布了新的地方排放标准，各地出台的高标排放限值在污水处理厂掀起了新一轮的提标改造工作。
痛点问题：我国城镇污水处理厂常用的生物处理工艺主要有A/O、A2/O、SBR、氧化沟、MBR、人工湿地、曝气生物滤池等。然而常规采用的氧化沟、A2/O和A/O等工艺脱氮除磷效率不稳定，在实际运行过程中勉强稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A排放要求，对于生态环境脆弱地区更难达到特别排放限值的标准要求。
本技术开发了一体化低氧/高污泥浓度/内循环生物处理技术、间歇曝气O/A式人工快速渗滤技术、硫自养/异养反硝化复合生态滤床以及改性除磷材料，在生物处理工艺中实现同步硝化反硝化、短程硝化反硝化脱氮，高效处理城镇生活污水和农村生活污水，实现污水深度脱氮除磷。
【技术优势】
（1）一体化低氧/高污泥浓度/内循环生物处理技术
研究开发了一种低溶解氧、高污泥浓度的一体化内循环生物处理技术，利用气提方式实现气水全混、高倍污泥内循环（循环流量比大于30:1），在低氧高污泥浓度下实现同步硝化-反硝化，达到深度脱氮目的。
（2）间歇曝气O/A式人工快速渗滤技术
研究开发了一种间歇曝气O/A式人工快速渗滤技术，通过好氧段的间歇性微曝气，提高硝化速率，缺氧段设置缓释固体碳源材料和除磷材料，提高反硝化速率，实现污水深度脱氮除磷，出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的准Ⅳ类水标准。
（3）硫自养/异养反硝化复合生态滤床
研究开发了一种硫自养/异养反硝化复合生态滤床，通过好氧层的间歇性微曝气，缺氧层设置缓释固体碳源材料和硫磺、硫铁矿，构建硫自养/异养反硝化体系，实现污水深度脱氮除磷，出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的准Ⅲ类水标准。
（4）镧改性磁性膨润土颗粒除磷材料
研发制备了一种可回收的镧改性磁性膨润土颗粒除磷材料，用于污水深度除磷或高浓度含磷污水除磷，可磁性回收，可重复利用，实现磷的回收。
【技术指标】
镧改性磁性膨润土颗粒的最大理论吸附量为26.8mg/g，对二沉池出水TP为1.64mg/L的去除率为94.5%，对厌氧池上清液TP为10.25mg/L的去除率为98.2%，5次解吸的解吸率均达到94%以上。
【应用场景】
城镇生活污水、农村生活污水深度脱氮除磷以及再生水回用。
【市场前景】
根据住建部公布的《2019年城市建设统计年鉴》统计数据，至2019年底，我国城镇生活污水设施处理能力已达到1.79亿m3/d，城市污水处理率达96.81%，全国共有2471座城镇污水处理厂执行一级A标准，占全国城镇污水处理厂总数的51.8%。据E20研究院分析，截至2020年底，城镇污水厂年处理量达到679.4亿m3，城镇污水处理能力增加至21216万m3/d。根据《中国水务行业市场分析报告（2017版）》数据显示，2016年乡镇对生活污水处理比例为18.8%，村处理方面处理比例12.8%；2016年村镇污水厂集中污水处理能力为1527万立方米/日，装置分散处理能力1315万立方米/日，村镇污水集中处理占比略高于装置分散处理。E20研究院分析，到2020年，污水处理厂处理能力达到2162万m3/d，分散式污水处理装置处理能力达到2254万m3/d。可见未来污水处理市场巨大，污水厂高标准排放需求量大，低耗高效的污水深度脱氮除磷技术将具有较好的市场发展前景。
【知识产权】
该成果已申请和授权多项发明专利，下表是部分所示：
【合作方式】
技术开发、技术入服务、技术转让、技术许可、技术服务、面谈等
【专家介绍】
吴晓晖，教授/博导，爱丁堡大学博后，华中科技大学学术委员会委员、环境科学与工程学院副院长，固废处置与资源化技术湖北省工程实验室副主任，生态环境部长江生态环境保护襄阳市驻点跟踪研究首席专家，校企共建“低碳水环境技术中心”副主任等。主要研究方向为污水处理及其资源化，在污水生物/生态处理技术集成，高浓度工业废水处理及回用、生态水系构建与低碳保质等方面有深入研究。先后承担国家级、省部级和企业委托研发等科研项目17项，主持国家“十二五”科技支撑计划课题“锰矿区水质保障和土壤生态修复技术研究及示范”，技术负责国家“十二五”科技支撑计划课题“钢铁联合企业焦化废水处置分质回用技术及应用”。作为骨干科研人员参与国家“九五”科技攻关课题1项、“十五”863课题2项、“十一五”水专项1项、“十二五”863课题1项，国家自然科学基金3项；在环境领域EST、Water Research 等顶级期刊发表论文50 余篇，获授权专利10 余项，获省部级科技奖励2 项。担任国际期刊Water Research、Journal of Hazardous Materials、Chemical Engineering Journal和国内期刊《环境科学学报》、《给水排水》、《环境科学与技术》等期刊的特约审稿人。
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