隨著我國經濟社會的快速發展，污水排放總量不斷攀升，尤其是廣大農村地區的排放量逐年遞增，給生態環境保護帶來巨大的壓力。農村污水具有排放量大、水量和水質波動頻繁、收集處理難度大等特點，尤其是碳氮比低(C/N<4)、氮磷濃度高的情況更為突出。盡管我國在農村污水處理方面投入了大量人力、物力和資源，但仍面臨處理模式不足、技術單一、工藝落后、效率低下、管理不善等諸多問題，導致大量農村污水處理設施停擺、水資源污染嚴重和自然水體水質惡化等問題。
 

　　2025年初，生態環境部等9部門聯合印發了《美麗鄉村建設實施方案》，要求到2027年和2035年全國農村生活污水治理率分別達到60%和85%，因此開發當地經濟可承受、與管理水平相適應、設施規模合理、運行穩定可靠的技術工藝是至關重要。
 

　　青島能源所綠色反應分離與過程強化技術中心在新型過程強化反應器開發方面積累深厚的技術基礎。針對點源式污水處理問題，研究團隊創新性地將低能耗的微氣泡技術與固定床生物膜污水處理技術相耦合，成功開發出具有協同脫氮性能的強化生物膜污水處理新技術(EFBBR)，該新型撬裝式污水處理裝備集厭氧、兼氧、好氧等生化反應過程和高效泥水分離于一體，具有如下特點：
 

　　1.占地面積減小、運行成本低：100噸/天鄉鎮污水處理設備，其尺寸僅有12×2.4×2.4(米)，運行成本可低至0.1元/噸；
 

　　2.有效防堵塞、能耗低：高效的微氣泡技術降低50%以上曝氣能耗，顯著提高了氧氣利用率，降低了操作費用；
 

　　3.自適應能力強、效率高：裝有特色填料的生物膜反應器可在不同區域有效富集具有不同功能的優勢菌群，污泥濃度可高達20 g/L以上，同步實現了硝化和反硝化，比傳統工藝總氮去除率提高30%~50%，顯著提升了系統抗負荷沖擊能力和污水處理深度；
 

　　4.自動化、智能化程度高：控制系統具有自主學習功能，實現云端自動控制和關鍵設備遠程控制，無人值守，大幅降低了運行費用；
 

　　5.應用場景廣、示范效果佳：可用于常規污水處理設施的提標改造和難處理廢水的凈化，尤其適用于碳氮比低、污染物濃度高的點源式農村污水、輪船污水、垃圾滲濾液、餐廚污水、養殖污水、工業污水生化段等處理過程；目前，該項技術已在四川、天津、廣東和廣西等地區的多個農村和城鎮污水處理項目中成功示范運行，取得了良好的效果。
 

　　研究團隊在新源路園區建設了處理量為6 m3/d的新一代污水處理系統，采用超低碳氮比(<2.2)的生活污水，實現了優異的好氧/厭氧協同脫氮功能，其氨氮、總氮、COD和總磷的生化脫除率分別可達90%、87%、95%和65%。通過調節生物膜中的厭氧/好氧微環境，好氧反硝化菌相對豐度高達28.48%，厭氧反硝化除磷菌相對豐度高達19.25%，為高效脫氮除磷提供了基礎。另外，宏基因組分析識別出硝化、反硝化、異化硝酸鹽和同化硝酸鹽還原為銨等4種氮脫除代謝途徑以及13種功能酶，進一步確定了本系統優異的脫氮性能，為低成本處理點源式、低碳氮比和高濃度污水等提供了新技術途徑。
 

　　相關研究成果近期發表在Journal of Water Process Engineering期刊。第一作者為博士生Sami Ullah Khan，通訊作者為張海東助理研究員和黃青山研究員。本研究得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金及青島能源所“分析技術開發”計劃等項目資助。