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(diǎn)。泥膜微生物IFAS（Integrated Fixed-Film Activated Sludge）工藝通過(guò)融合生物膜與活性污泥的優(yōu)勢(shì)，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(jī)結(jié)合。在反應(yīng)器中，活性污泥以懸浮形式存在，負(fù)責(zé)快速吸附和降解有機(jī)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(guò)競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的梯級(jí)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(fù)荷能力顯著優(yōu)于懸浮污泥。當(dāng)進(jìn)水COD濃度波動(dòng)時(shí)，生物膜能通過(guò)緩慢釋放儲(chǔ)存的碳源維持代謝活性，而活性污泥則通過(guò)快速增殖適應(yīng)環(huán)境變化。這種“緩沖-響應(yīng)”機(jī)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(shì)

在低碳源污水中，微生物的碳源競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈。IFAS工藝通過(guò)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(shí)驗(yàn)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(guò)分解自身儲(chǔ)存的PHA（聚羥基脂肪酸酯）等內(nèi)源物質(zhì)維持代謝，減少對(duì)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(jìn)了SND過(guò)程，無(wú)需外加碳源即可實(shí)現(xiàn)總氮去除率超80%。

工程應(yīng)用與效能驗(yàn)證

在寧波市某污水處理廠的提標(biāo)改造項(xiàng)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(duì)COD的去除率穩(wěn)定在90%以上，氨氮和總氮去除率分別達(dá)到95%和85%，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

該項(xiàng)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(jì)增強(qiáng)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(yùn)行。

技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

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

填料堵塞風(fēng)險(xiǎn)：長(zhǎng)期運(yùn)行可能導(dǎo)致填料表面生物膜過(guò)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(fù)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(guò)引入智能曝氣控制系統(tǒng)，可根據(jù)溶解氧濃度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)曝氣量，減少不必要的能源消耗。

未來(lái)，IFAS工藝的發(fā)展將聚焦于以下方向：

功能填料研發(fā)：開(kāi)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(xué)氧化技術(shù)聯(lián)用，進(jìn)一步提升脫氮除磷效率；

數(shù)字化運(yùn)維：利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物膜厚度與微生物活性，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控。

結(jié)語(yǔ)

IFAS工藝通過(guò)泥膜協(xié)同機(jī)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(xué)與智能控制技術(shù)的進(jìn)步，該工藝有望在更多場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，推動(dòng)污水處理行業(yè)向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型。