污水脱氮除磷光合细菌RP-1人造生物膜处理技术

一、技术原理与核心优势

光合细菌RP-1人造生物膜技术通过固定化光合细菌(PSB)构建仿生膜结构，同步实现脱氮、除磷及COD降解。其核心在于RP-1菌株的复合代谢能力：

脱氮：好氧条件下完成硝化(NH₃-N→NO₂⁻-N)与好氧反硝化(NO₂⁻-N→N₂↑)，无需额外碳源，氨氮去除率>90%(进水500mg/L时仍有效)。

除磷：生物聚磷+化学沉淀双路径，TP去除率>93%，生成磷酸镁铵(纯度>85%)可回收为缓释肥。

COD降解：光合作用与异养代谢耦合，COD去除率80%以上，无污泥产生。

技术优势：

高效低碳：能耗较传统活性污泥法降低30%，无需持续曝气;

抗冲击强：耐受C/N低至3.6、氨氮波动±30%，无污泥膨胀风险;

资源化：回收磷肥、出水可达回用标准(COD<100mg/L，NH₃-N<20mg/L)。

二、工程应用与实效

市政与工业废水

高氨氮废水：氨氮(289.8mg/L)、总磷(19mg/L)去除率分别达90.4%、93.3%;

垃圾渗滤液修复：COD从858mg/L降至149mg/L，氨氮从232.1mg/L降至53.7mg/L。

畜禽养殖废水

广东惠州养猪场案例：处理量600吨/日，出水COD<80mg/L，氨氮<15mg/L，总磷<0.5mg/L，无二次污染;

抗负荷波动：水量变化±25%时系统恢复时间<6h。

分散式处理

模块化膜片设计适配农村污水(20-200m³/d)，吨水运行成本0.6-1.0元，支持物联网远程监控。

三、技术创新与挑战

突破点：

功能菌群调控：通过固定化技术将RP-1菌密度提升至10⁸CFU/cm²，EPS分泌量增加50%;

膜材料优化：PTFE复合膜抗污染能力提升2倍，寿命延长至5年;

工艺协同：与短程硝化耦合，缩短脱氮路径，节省碳源40%。

当前瓶颈：

高氨氮(>500mg/L)抑制反硝化活性，需优化C/N动态调控;

膜污染导致通量衰减30-50%，需每3个月化学清洗(柠檬酸+次氯酸钠)。

结论

RP-1人造生物膜技术通过“脱氮-除磷-资源化”一体化路径，为高浓度有机废水、畜禽养殖污水及分散式治理提供了高效解决方案。其模块化设计、低碳运行特性契合中国农村及工业园区的治理需求，未来通过菌群定向驯化(如耐盐性提升)与工艺耦合(如臭氧强化预处理)，有望在垃圾渗滤液、制药废水等复杂场景中扩大应用，推动污水处理从“达标排放”向“资源循环”升级。