无需外加碳源即可深度脱氮！这个国家技术发明二等奖有多牛？

作品来源：环保圈
作者：伏波望族/主编

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碳源“投不起”已成为我国污水处理厂总氮达标的主要瓶颈之一。
近日，一项名为“SADeN®活性自持深度脱氮“的新技术引发业内广泛关注。它是一种无需外加有机碳源，即可实现水中硝态氮深度去除的新型生物脱氮系统，脱氮效率高、运行成本低、应用范围广，能够解决上述的“卡脖子”问题。
据了解，该技术目前已经有不少的工程应用，覆盖市政污水、工业污水、水环境治理、农村污水等多个领域，污水处理总量已超过30万吨/天。壹

碳源“投不起”成污水处理厂一大痛点
经常看《环保圈》的读者可能还记得，前两天，我们刚刚报道过污水处理厂进水浓度低，被中央生态环保督察组重点关注一事（相关链接：中央环保督察新风向！污水厂“清水进清水出”成关注重点）▼中央生态环保督察通报多起典型案例在督察组通报的案例中，很多污水处理厂的进水COD浓度都低于100毫克/升，个别甚至达到15毫克/升，不用处理就达到一级A了。
进水COD浓度过低，C/N比不足，一方面会加重污水厂的运行负担，另一方面还会破坏污泥活性，影响污水生物处理系统运行效能，致使脱氮效果欠佳。
而脱氮，恰恰是污水处理厂最核心的任务之一。近几年国家大力治理黑臭水体，总氮指标也是日益加严，一级A要求达到15mg/L，准四类则要求小于10mg/L。
怎么办？为了实现总氮达标，污水处理厂往往不得不投加外部碳源，以弥补进水碳源的不足。
但是，过度依赖外部碳源投加，也会带来新的问题。一方面运营成本大幅提高，尤其是在今年水处理药剂大幅涨价的情况下；另一方面还会导致污泥产量大增，给后续对污泥处置增加困难。
此外，碳源投加还存在COD穿透的风险，有可能影响水质达标。
总之，碳源“投不起”问题已经成为污水处理厂运行的一大痛点，亟待得到解决。
那么，有没有一种办法，能够不依赖外部碳源投加，直接实现脱氮呢？贰

新技术荣获国家技术发明奖二等奖
11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，一个名叫“污水深度生物脱氮技术及应用”的项目（编号2020-F-304-2-01）荣获了国家技术发明奖二等奖。▼国家科学技术发明奖证书据了解，该项目由哈尔滨工业大学、北京工业大学、中国科学院生态环境研究中心、中持水务股份有限公司、信开水环境投资有限公司共同完成，主要完成人为：王爱杰、彭永臻、程浩毅、梁斌、邵凯、侯锋。
公开资料显示，该研究团队在国家自然基金、国家高技术研究发展计划、国家水体污染控制与治理科技重大专项等项目支持下，历经十余年攻关，提出了水处理微生物呼吸代谢调控新原理，创建了优化生物脱氮路径、加速呼吸代谢进程和强化微生物代谢偶联等新方法，发明了控碳脱氮、解构脱氮和自养脱氮新材料、新技术和新工艺，突破了低成本深度脱氮的技术瓶颈和工程难题。该项目的主要发明点包括：


1、控碳脱氮：发明了基于碳载电子流向调控的污水碳源优化分配高效脱氮技术。
2、解构脱氮：发明了基于电子转移速率调控加速含氮有机物解构氨化的新技术。
3、减碳脱氮：发明了基于反硝化电子供给方式调控的外部碳源精确投加和活性自持自养反硝化技术。

其中，“污水深度生物脱氮技术及应用”项目的一个关键技术就是“SADeN®活性自持深度脱氮”技术（又称“珊氮®技术”）。

2019年，中持股份与中国科学院生态环境研究中心联合成立北京中持碧泽环境技术有限责任公司（下称“中持碧泽”），匹配启动资金，加大技术投入，开始技术攻关。
到2019年12月22日，“SADeN®活性自持深度脱氮”技术顺利通过了中国环境科学学会“环保科技成果鉴定会”的审定，得到了专家和评委的一致认可。▼鉴定会现场叁

“无需外加有机碳源，即可实现深度脱氮”
“SADeN®活性自持深度脱氮”技术，最大的特点就是无需外加有机碳源，即可实现水中硝态氮深度去除。
据了解，它是一种基于复合功能性生物载体（ThiocreF®）驱动反硝化反应的污水脱氮技术，由于反硝化过程依靠载体自身提供电子激活，无需依赖外部碳源投加，因此具有活性自持的特征，避免了常规污水深度脱氮技术存在碳源穿透风险的问题。
它的主要优势包括：


1、复合功能性生物载体原材料相对廉价，使得“珊氮®技术”较常规异养反硝化深度脱氮技术成本大幅度降低；
2、“珊氮®技术”是自养反硝化主导的污水生物脱氮技术，能够实现极低的污泥产率；
3、“珊氮®技术”可以同步实现深度除磷。

中持碧泽总经理李蓉蓉介绍说，该技术从反应机理上颠覆了传统的脱氮方式，通过利用无机碳（CO2、HCO3-、CO32-）作为碳源，自养反硝化菌能够以复合活性生物载体作为硝酸盐氮还原的电子供体，完成微生物新陈代谢，将受硝氮污染水体中的NO3--N 还原为N2。

而通过对复合活性生物载体中硫、铁及其他活性组分进行优化设计，则能促使附着其上的功能微生物形成代谢偶联网络，实现高生物持有量、长距离电子传递，进而获得高负荷脱氮能力，彻底摆脱对碳的依赖。
▼SADeN®技术8大核心优势▼SADeN®自养反硝化脱氮生物系统构成目前，“珊氮®技术”已经形成载体，工艺、菌剂三大类产品。
针对差异化水质处理需求，“珊氮®技术”则发展出标准型（ThiocreF®-G）、碱度强化型（ThiocreF®-A）、除磷强化型（ThiocreF®-P）等系列化硫基复合功能性生物载体产品。
而针对市政/园区污水、分散源污水、工业废水和污染水体等不同环境对象的深度脱氮需求，“珊氮®技术”还发展出滤池型（SADeN®-FT）、填充床型（SADeN®-PB）、流化床型（SADeN®-FB）、人工湿地型（SADeN®-CW）等多构型珊氮®工艺。
投入市场两年以间，该技术的相关业绩已经覆盖了市政污水、工业污水、水环境治理、农村污水等多个领域，污水处理总量已超过30万吨/天。
例如，在河北宁晋，由中持建设并运营的宁晋经济开发区污水处理厂采用“珊氮®技术”对原有异养反硝化滤池进行改造，化解了碳源穿透风险，更好地适应了出水COD≤30mg/L的新排放标准，已经完成了规模化工程示范。
珊氮®滤池运行以来，该厂出水总氮浓度稳定低于10mg/L，运行成本较异养反硝化滤池降低40%以上。
据了解，这也是目前已知国际上规模最大的自养深度脱氮技术应用工程，将有力保障下游水体断面持续达标，支撑区域水环境问题的解决。
▼宁晋经济开发区污水处理厂提标改造项目此外，在最近刚刚建成投运的宜兴城市污水资源概念厂，“珊氮®技术”也有应用，可以实现总氮内控标准小于3mg/L的“极限去除”。在白洋淀城中村污水深度脱氮示范项目中，该技术能够实现总氮从15mg/L降低到5mg/L，是目前标准最高的农村污水项目。参考文献：

1、深度生物脱氮技术荣膺国家技术发明奖，中持股份，2021-11-04

2、深度脱氮利器 | SADeN®亮相青岛国际水大会，中持股份，2021-07-13

3、国际领先！极限脱氮技术通过鉴定，中持股份，2020-01-03

4、国家科技奖结果公布！多个环境领域技术成果获奖，E20水网固废网，2021-11-03

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