一、项目来源
本项目为自行研究、烟台市城市管理局推荐的项目
本项目主要研究内容包括：
1.一期总氮提升项目极限脱氮能力研究；
2.一期总氮提升项目总氮去除效率研究；
3.一期总氮提升项目脱氮经济性研究。
二、应用领域和技术原理
随着我国生态文明建设的全面推进，污水处理厂的排放标准愈来愈高。2022年，山东省发布“两个清零，一个提标”工作部署，要求截至2025年，60%的污水厂完成准IV提标改造，TN达到10-12mg/L的目标。这就对于污水处理厂的脱氮能力与稳定性提出了更高的要求，因此需强化污水处理工艺的脱氮能力。虽然可通过增大碳源投加量的方式来提升反硝化效果，但运行费用较高且增加了碳排放量。为降低建设运行成本、提高出水水质稳定性，流化床生物膜（Moving Bed Biofilm Reactor，简称MBBR ）深度脱氮技术应用而生。该技术是通过投加悬浮载体，并实现其均匀流化，生长生物膜，强化传质传氧，实现污水中有机物和氮元素的去除。MBBR深度脱氮工艺对市政污水、工业污水、低基质污水、高盐污水和微污染水等具有良好的适应性，可用于污水厂用地面积不足、出水总氮要求高等情况下的新改扩建工程，具有功能菌富集能力强、总氮去除效率高、占地面积小、运维简便、建设及运行成本低、自动化程度高优势，在污水处理厂新、改、扩建中得到了广泛应用，可稳定实现“准Ⅳ类”以上排放标准，其应用于污水处理厂深度脱氮具有较大的应用潜力和优势。
三、性能指标
1.经济效益
本项目于2023年6月建设完成开始调试，对比2024年上半年与2023年上半年碳源投加量得出，项目运行后碳源乙酸钠节省了1554吨/半年，按照液体乙酸钠药剂850.00元/吨计算，每年可节省药剂费用264.2万元。
按照理论值节省1吨乙酸钠等于减排 0.537 吨二氧化碳计算，相当于实现碳减排约1667吨/年，因此该项目每年可减少二氧化碳排放1667吨。
2.社会效益
本项目可以降低污水处理厂的运行成本，节约大量资金;可以减少污染物排放，减少对河流海域的陆源污染;可以改善生态，促进生态保护;可以提高城市品位，改善城市的投资环境;可以人民改善生活环境，提高人民生活水平，满足人民群众对美好生活的向往。
3.环境效益
项目实施后，大大提升了一期工艺的脱氮能力。总氮去除能力达到了25 mg/L，且去除效果稳定，出水TN始终保持在5 mg/L以下，稳定达到地表准Ⅳ标准，减少了对河流海域的污染物排放量。一期总氮提升项目完成后辛安河处理水量进一步增加，碳源投加量大大减少，有效地降低了药剂成本，减少了碳排放量。
四、与国内外同类技术比较
1.工艺设计优异。在一期百乐克工艺出水之后、高效沉淀池之前设置“缺氧-好氧”生物反应罐，罐中投加MBBR填料，通过填料上富集的生物膜实现对总氮的去除。在缺氧段通过投加碳源，进行反硝化反应去除总氮；在好氧段通过鼓风机曝气，去除缺氧罐可能穿透的碳源，避免出水COD增高。
2.启动速度快，脱氮负荷高。启动运行后1周内实现悬浮载体挂膜、反硝化细菌富集，达到TN稳定去除的效果，3周内去除能力达到10 mg/L以上，达到设计参数。运行2个月后，总氮最大去除能力可达到25 mg/L，出水稳定达到地表水准Ⅳ标准，平均脱氮负荷达到0.83 kg/m3/d。
3.功能菌高效定向富集，运行稳定。MBBR工艺相较于传统的反硝化深床滤池，反硝化功能菌的定向富集能力强，抗冲击负荷能力高，运行稳定高效。
五、成果创新性、先进性
1.总氮去除效率高，所需碳氮比低
该项目水力停留时间1.65 h，停留时间长，总氮去除率高，碳氮比低。同等条件下，反硝化滤池的需要的碳氮比一般为6:1以上，而MBBR深度脱氮工艺需要的碳氮比仅为3-4:1，可节省约30%~50%的药剂费。每年可节省约260万元的碳源费用，折合吨水节省0.178元。总氮最大去除能力可达到25 mg/L，出水稳定达到地表水准Ⅳ标准，平均脱氮负荷达到0.83 kg/m3/d。
2.进水水质要求低，操作简单，无需反洗
由于反硝化滤池对进水SS要求高，滤料易发生堵塞需要频繁反冲洗，本项目创新的利用流化床生物膜（简称MBBR）深度脱氮技术，通过密度接近于水的悬浮载体专性富集微生物形成生物膜，达到深度脱氮的目的，同时MBBR也无填料堵塞及反冲洗的困扰。该项目将MBBR技术应用于污水厂深度脱氮，对MBBR技术的多场景应用具有极大的探索、推广价值。
3.占地面积小
本项目采用MBBR工艺，总占地面积约296m2，吨水占地面积仅为0.0074 m2/ (m3·d-1)，占地面积小，建设费用低，运行维护简单。相较于反硝化滤池，MBBR深度脱氮工艺容积负荷高，占地面积可节约10-30%。
4.运行成本低
装机功率小，运行成本低。反硝化滤池的运行电耗为0.025-0.04元/m3，MBBR深度脱氮工艺运行电耗为0.01-0.025元/ m3，电耗可降低30%~60%。
5.自动化程度高，实现自动化、智能化、无人化运行。
本项目配备有智能加药系统，通过在进出水口安装传感器、分析仪、数采仪等，实现将生产运行数据实时传输到数据平台，数据平台通过对各类关键数据的实时监控和智能分析，智能调节缺氧区的碳源加药量，达到最优的运行参数，在保证水质达标的前提下节省运行成本。同时，系统提供分类、分级预警，将统计分析情况和预警情况以报表、短信、微信、音频等形式展现、通知相关责任人，给予相应的处理结果辅助决策建议，节省大量的人力、物力、财力，有效降低运行维护成本。

推广应用范围、条件和市场背景
传统的脱氨工艺存在着能耗高、处理效果受传质影响较大、占地面积大，抗冲击负荷能力低，碳源投量高、建设和运行成本高等问题。而流化床生物膜脱氮工艺通过投加悬浮载体，均匀流化，强化传质，实现污水中氮元素的去除，具有占地面积小、水力停留时间长、脱氮效率高、碳源投加量少、操作简单、节省电耗等优点。这种低成本、高效率的脱氮工艺也与我国的“双碳”战略极度契合。
烟台市辛安河污水处理厂一期总氮提升项目于2023年11月27日入选山东省入海河流总氮治理与管控典型案例（第二批），并在2024年2月全国海洋生态环境保护重点工作推进会上，列入典型案例，为各污水厂积极探索符合本地实际、低碳高效的总氮治理和管控模式提供参考借鉴。