氮污染是一個典型的全球環境問題，長期威脅著人類健康和水生態安全。傳統基于異養反硝化的硝酸鹽去除工藝強烈依賴于有機碳源，在實際工程中會產生高的工藝運行成本和二次污染風險。因此，如何在無額外碳源添加下實現高效生物反硝化是目前污水脫氮過程的關鍵技術瓶頸。  

 針對上述問題，由清華大學牽頭，中國地質大學（北京）等單位參與的“十三五”水專項武進項目“重污染河流負荷削減及污染控制技術集成與示范”課題研發了基于無機礦物材料自養/異養協同硝酸鹽去除技術。該技術利用礦物材料調控的反硝化過程，在低碳氮比條件下實現硝酸鹽高效去除；首次闡釋了自養菌與異養菌的協同共生關系，揭示了天然礦物調控的不同來源異養碳源與單質硫/硫鐵礦協同體系的元素轉化行為和微生物代謝機制。在此基礎上，通過將電子供體、微生物活性物質、酸堿緩沖物質等進行集成構建合成材料（NSAD），以提升現有自養或異養反硝化效率（圖1），并開展了一系列針對實際廢水的規模化應用研究，形成了無機礦物材料的自養/異養協同硝酸鹽去除關鍵技術，實現了無額外碳源添加（“0”碳）下的硝酸鹽高效低耗去除。目前NSAD材料已實現3000噸的年產量。  

 基于水專項課題研發的技術成果NSAD材料從根本上破解了目前傳統異養反硝化工藝對有機碳源的依賴性難題，出水總氮濃度穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，脫氮成本降低30%以上，面向環境污染治理的水處理領域需求，創新性強。經以中國科學院院士、北京大學教授倪晉仁為組長的專家組鑒定整體技術達到國際領先水平，對于促進水處理行業進步與發展具有重要的推動作用。目前NSAD材料已在5個省市自治區（山東省、安徽省、廣東省、天津市、內蒙古自治區）開展工程應用（圖2）。  

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