基于SBBR生物膜工艺的城市污水低浓度磷酸盐同步去除与高效富集技术研究

针对城市污水低磷浓度(Pinfluent≈2.5 mg/L)导致的磷回收难题，苏州科技大学团队创新性采用序批式生物膜反应器(SBBR)，通过多轮好氧/厌氧循环和富磷液回用策略，实现出水PO43--P<0.5 mg/L达标排放的同时，获得30.3倍富集因子(75.8 mg/L)和72.8%总磷回收率，为低浓度磷资源化提供了低碳耗(37.3 mg-P/mg-COD)解决方案。

　　

随着全球磷矿资源面临50-100年内枯竭的危机，城市污水中蕴含的磷资源回收成为研究热点。然而现代污水处理厂却面临一个尴尬局面：由于磷减排政策的实施和生活水平提高，进水磷浓度(P_influent)已降至2-7 mg/L的中低水平，传统增强生物除磷工艺(EBPR)中聚磷菌(PAOs)的代谢活性受到抑制，反而被糖原积累菌(GAOs)取代主导地位。更棘手的是，低磷环境导致污泥中磷富集浓度不足，后续回收经济性大幅降低。

苏州科技大学环境科学与工程学院团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表的研究，开创性地将序批式生物膜反应器(SBBR)应用于低磷浓度污水处理。该系统通过独特的富磷液循环操作模式，使生物膜在低进水磷浓度下仍能暴露于高磷环境，最终实现"达标排放"与"高效富集"的双重目标。研究采用10L规模SBBR反应器，填充40%聚乙烯载体（比表面积900 m2/m3），通过多阶段实验考察了PO₄^3--P=2.5 mg/L条件下的运行效能，结合微生物群落分析揭示了作用机制。

Reactor operational performance
当进水PO₄^3--P浓度降至2.5 mg/L时，系统仍保持94.3%平均去除率，好氧出水稳定低于0.5 mg/L排放标准。富集液中PO₄^3--P浓度达75.8 mg/L，形成30.3倍富集效应。关键发现是生物膜通过胞外聚合物(EPS)的磷吸附作用，使磷储存能力提升至55 mg-P/g-MLSS，且磷主要以PO₄^3--P形态存在。

Conclusion
该研究突破性地证明：1）SBBR工艺在低碳消耗(37.3 mg-P/mg-COD)条件下，可同步实现低浓度磷去除与富集；2）富磷液回用创造的高磷微环境，能维持PAOs的竞争优势；3）EPS介导的磷储存是高效富集的核心机制。这项技术为城市污水厂提供了一条"以废治废"的新路径——将低浓度污水中的磷转化为高浓度回收液，既满足环保要求又创造资源价值。研究获得国家自然科学基金(42407128)和苏州市科技计划(2022SS17)支持，其创新性在于将生物膜的空间分层特性与物质循环理念相结合，为破解"低磷困境"提供了兼具理论基础和工程可行性的解决方案。