在碳減排與污水處理提質(zhì)增效的雙重壓力下，低碳源污水的處理成為行業(yè)焦點。泥膜微生物IFAS（Integrated Fixed-Film Activated Sludge）工藝通過融合生物膜與活性污泥的優(yōu)勢，為低碳源污水的高效處理提供了創(chuàng)新解決方案。

工藝原理：泥膜協(xié)同的協(xié)同效應(yīng)

IFAS工藝的核心在于將懸浮態(tài)活性污泥與附著態(tài)生物膜有機結(jié)合。在反應(yīng)器中，活性污泥以懸浮形式存在，負責快速吸附和降解有機物；而生物膜則附著在填料表面，形成穩(wěn)定的微生物群落。兩相微生物通過競爭與協(xié)作，實現(xiàn)對污染物的梯級去除。

研究表明，生物膜中的微生物因附著在填料表面，其抗沖擊負荷能力顯著優(yōu)于懸浮污泥。當進水COD濃度波動時，生物膜能通過緩慢釋放儲存的碳源維持代謝活性，而活性污泥則通過快速增殖適應(yīng)環(huán)境變化。這種“緩沖-響應(yīng)”機制使IFAS工藝在低碳源條件下仍能保持較高的污染物去除率。

低碳源條件下的性能優(yōu)勢

在低碳源污水中，微生物的碳源競爭尤為激烈。IFAS工藝通過以下途徑提升脫氮除碳效率：

生物膜富集功能菌群：填料表面形成的生物膜為硝化菌、反硝化菌等提供了穩(wěn)定的棲息環(huán)境。實驗表明，生物膜中硝化菌的豐度比懸浮污泥高30%-50%，顯著提升了氨氮轉(zhuǎn)化效率。

內(nèi)源碳源利用：生物膜中的微生物在低COD條件下，可通過分解自身儲存的PHA（聚羥基脂肪酸酯）等內(nèi)源物質(zhì)維持代謝，減少對外源碳源的依賴。

同步硝化反硝化（SND）：填料內(nèi)部的微氧-缺氧環(huán)境促進了SND過程，無需外加碳源即可實現(xiàn)總氮去除率超80%。

工程應(yīng)用與效能驗證

在寧波市某污水處理廠的提標改造項目中，IFAS工藝的應(yīng)用顯著提升了低碳源污水的處理效果。改造后，系統(tǒng)對COD的去除率穩(wěn)定在90%以上，氨氮和總氮去除率分別達到95%和85%，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。

該項目的成功得益于填料的優(yōu)化選擇。采用聚乙烯流化床填料后，生物膜掛膜周期縮短至7天，且填料表面的粗糙度設(shè)計增強了微生物附著能力，使系統(tǒng)在低溫季節(jié)（10-15℃）仍能保持高效運行。

技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

盡管IFAS工藝優(yōu)勢顯著，但在實際應(yīng)用中仍面臨兩大挑戰(zhàn)：

填料堵塞風險：長期運行可能導致填料表面生物膜過度積累，影響傳質(zhì)效率。解決方案包括定期反沖洗和優(yōu)化填料材質(zhì)（如選用抗污染復合材料）。

能耗控制：曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化是降低能耗的關(guān)鍵。通過引入智能曝氣控制系統(tǒng)，可根據(jù)溶解氧濃度動態(tài)調(diào)節(jié)曝氣量，減少不必要的能源消耗。

未來，IFAS工藝的發(fā)展將聚焦于以下方向：

功能填料研發(fā)：開發(fā)具有磁性分離功能的填料，便于生物膜在線清洗；

多技術(shù)耦合：與厭氧氨氧化（Anammox）或電化學氧化技術(shù)聯(lián)用，進一步提升脫氮除磷效率；

數(shù)字化運維：利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器實時監(jiān)測生物膜厚度與微生物活性，實現(xiàn)工藝參數(shù)的精準調(diào)控。

結(jié)語

IFAS工藝通過泥膜協(xié)同機制，為低碳源污水的處理提供了高效、低耗的解決方案。隨著材料科學與智能控制技術(shù)的進步，該工藝有望在更多場景中實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，推動污水處理行業(yè)向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型。