本项目属环保领域的污水处理厂脱氮除磷技术应用研究，包括低碳同步脱氮除磷工艺开发、脱氮除磷工艺节能减碳调控、温室气体排放科学预测与控制等方面的多项技术创新和应用。 一、项目背景 可持续发展理念对城市污水处理厂的功能提出了污染减排、低碳处理和能源回收等新要求。在新形势下，作为城市污水处理关键环节的脱氮除磷工艺也面临新的变革要求，即急需在提高出水水质要求前提下，实现低碳脱氮除磷处理。 二、技术内容与创新 项目包括三方面技术内容： ①低碳同步脱氮除磷工艺开发：针对我国城市污水处理厂碳源不足难题，首次开发了完全混合式反硝化除磷双污泥间歇流工艺和推流式反硝化除磷连续流工艺，筛选以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌，以“一碳两用”方式耦合脱氮和除磷，成功实现低碳源、低能耗的同步脱氮除磷目标。 ②脱氮除磷工艺节能减碳调控：针对我国城市污水水质水量波动导致脱氮除磷不稳定和达标率较低难题，开发了基于生化动力学与碳-氮-氧平衡的低碳运行技术、腐殖土活性污泥强化除磷技术、活性污泥-生物膜复合强化硝化技术、内碳源强化脱氮除磷技术，首次实现了出水稳定达标基础上的节能降耗、碳源集约利用等多目标综合最优。 ③温室气体排放的预测与控制：针对我国污水处理厂CO2和N2O排量无法精确定量、缺乏温室气体控制技术难题，首次构建了我国污水处理厂脱氮除磷工艺CO2和N2O排量计算模型，提出了N2O减排控制策略，为实现污水处理温室气体减排目标奠定了理论和技术基础。 主要创新点：在国内首次提出“一碳两用”理论，并开发分置优化的节碳型脱氮除磷新工艺；基于集约化碳源利用理念，深度开发节能减碳的脱氮除磷调控技术；引入“碳足迹”概念，首次研究我国污水处理过程温室气体排放特性与控制方法。 三、技术指标 1）低碳新工艺节省碳源45%。开发了反硝化除磷双污泥间歇流工艺和推流式连续流工艺，进水碳氮比可低至4~7，总氮去除率提高20%，原位节省碳源45%，污泥原位减量45%，曝气量节省25%。 2）调控实现节省总能耗10%以上。开发了生化动力学与碳-氮-氧平衡的低碳运行技术，节约运行费用10%以上；开发了腐殖土活性污泥强化除磷技术，总磷去除率提高25%；开发了活性污泥-生物膜复合强化硝化技术，低温硝化效果提高30%；开发了内碳源强化脱氮除磷技术，发酵产酸率提高30%。 3）精确定量CO2和 N2O排放因子。获得我国实际污水处理厂碳排量：建设过程为0.08t/m3污水，运行过程为0.11t/（m3污水/d）；获得我国污水处理厂典型脱氮除磷工艺N2O排放因子为0.095%~3.44%。 四、授权专利与论文 本项目研究成果在国内外取得较大影响，在国际水处理权威期刊《Water Research》等发表论文81篇（其中SCI收录31篇），申请专利21项。 五、应用推广与效益 本项目多项成果已成功应用于上海、江苏、浙江、安徽等地污水处理厂，总应用规模达212.5万吨/天，氮排放量减少460吨/年，污泥产量减少4300吨/年（以含水率80%计），碳源节省1209吨/年，节电308万度/年，经济和社会效益十分显著。