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针对现行依托活性污泥法、无机载体填料和膜分离技术所形成的城市污水处理，具体对标“准IV类污水处理排放指标”要求，存在的问题：主流程出水总氮难实现达标排放；脱氮除磷过程中原污水碳源利用率低；剩余污泥产量高，处理、处置量大；出水必须依托化学除磷等问题。研究团队经过历时7年的研究，形成了实质性的突破，应用生物工程技术，在细菌筛选培养、细菌包埋技术、包埋填料产品生产技术，以及填料产品应用技术上都取得了实质性的进步。 成果技术的核心指标：城市污水主流程处理出水指标能够稳定达到“准IV类”标准，主流程出水氨氮小于1.5mg/L、总氮小于5mg/L、总磷小于0.3mg/L可达到0.1mg/L。以现有流程为基准进行比较，节省曝气能耗：27%、45%（厌氧氨氧化耦合），节省外源有机碳源投加：32%、70%（厌氧氨氧化耦合），剩余污泥减少80%以上。围绕着本技术方向的研究项目组已获得国家发明专利授权24项，在国内外顶级期刊已发表学术论文30余篇。