在碳減排與污水處理提質增效的雙重壓力下，低碳源污水的處理成為行業焦點。泥膜微生物IFAS（Integrated Fixed-Film Activated Sludge）工藝通過融合生物膜與活性污泥的優勢，為低碳源污水的高效處理提供了創新解決方案。

工藝原理：泥膜協同的協同效應

IFAS工藝的核心在于將懸浮態活性污泥與附著態生物膜有機結合。在反應器中，活性污泥以懸浮形式存在，負責快速吸附和降解有機物；而生物膜則附著在填料表面，形成穩定的微生物群落。兩相微生物通過競爭與協作，實現對污染物的梯級去除。

研究表明，生物膜中的微生物因附著在填料表面，其抗沖擊負荷能力顯著優于懸浮污泥。當進水COD濃度波動時，生物膜能通過緩慢釋放儲存的碳源維持代謝活性，而活性污泥則通過快速增殖適應環境變化。這種“緩沖-響應”機制使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勢

在低碳源污水中，微生物的碳源競爭尤為激烈。IFAS工藝通過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定的棲息環境。實驗表明，生物膜中硝化菌的豐度比懸浮污泥高30%-50%，顯著提升了氨氮轉化效率。

內源碳源利用：生物膜中的微生物在低COD條件下，可通過分解自身儲存的PHA（聚羥基脂肪酸酯）等內源物質維持代謝，減少對外源碳源的依賴。

同步硝化反硝化（SND）：填料內部的微氧-缺氧環境促進了SND過程，無需外加碳源即可實現總氮去除率超80%。

工程應用與效能驗證

在寧波市某污水處理廠的提標改造項目中，IFAS工藝的應用顯著提升了低碳源污水的處理效果。改造后，系統對COD的去除率穩定在90%以上，氨氮和總氮去除率分別達到95%和85%，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。

該項目的成功得益于填料的優化選擇。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計增強了微生物附著能力，使系統在低溫季節（10-15℃）仍能保持高效運行。

技術挑戰與發展方向

盡管IFAS工藝優勢顯著，但在實際應用中仍面臨兩大挑戰：

填料堵塞風險：長期運行可能導致填料表面生物膜過度積累，影響傳質效率。解決方案包括定期反沖洗和優化填料材質（如選用抗污染復合材料）。

能耗控制：曝氣系統的優化是降低能耗的關鍵。通過引入智能曝氣控制系統，可根據溶解氧濃度動態調節曝氣量，減少不必要的能源消耗。

未來，IFAS工藝的發展將聚焦于以下方向：

功能填料研發：開發具有磁性分離功能的填料，便于生物膜在線清洗；

多技術耦合：與厭氧氨氧化（Anammox）或電化學氧化技術聯用，進一步提升脫氮除磷效率；

數字化運維：利用物聯網傳感器實時監測生物膜厚度與微生物活性，實現工藝參數的精準調控。

結語

IFAS工藝通過泥膜協同機制，為低碳源污水的處理提供了高效、低耗的解決方案。隨著材料科學與智能控制技術的進步，該工藝有望在更多場景中實現規模化應用，推動污水處理行業向綠色低碳方向轉型。