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托起城市的“隐形”性命线——同济大学团队揭示雨天溢流污水高效脱氮新规律

（2026年1月22日）从晴朗时的清澈，到雨后时隐时现的黑臭异味，许多城市的河道正在经历反复的“病因”。一个常被忽视的元凶，正悄然浮出水面——泵站雨天溢流污染。这其中，氨氮像一把“软刀子”，排入水体后持续消耗溶解氧，是导致河湖“返黑返臭”的关键推手。传统的物理化学处理方法对这颗“软钉子”，往往效果有限。

如何才能既适应雨天间歇来水的“急性子”工况，又经济有效地拔掉这颗钉子？近期，一项来自同济大学环境科学与工程学院的研究，给出了一个源自生化反应底层逻辑的有力答案。由杨殿海教授领衔，甘沛民、李惠平等研究人员组成的团队，将他们的最新成果《基于间歇式生化处理设施的溢流污染控制氨氮降解的动力学机理》发表于行业权威期刊**《净水技术》2025年第12期**。

文章背后，是一场关于“微生物生命力”的现实考验。 研究团队没有停留在理论推演，而是直接在上海三座典型的雨水及合流制泵站“安营扎寨”。他们面临一个核心工程难题：用来处理日常污水的活性污泥“大军”，能否适应雨天泵站溢流污水间歇性、高强度冲击的“饥饿模式”？以及，在“无饭可吃”（无水进水）的数天间歇期闷曝状态下，这批“微生物军团”是否会丧失战斗力？

研究揭示了一个兼具现实可行性与精细化调控需求的双面结论。好消息是可行的：试验数据清晰表明，在普通进水条件下（模拟一次降雨冲刷过程），取自泵站的污水通过活性污泥生化处理，其氨氮浓度最快在4小时内即可降至污水处理一级A排放标准以下；而如果希望水体感官更好，则将时间放宽至约6小时后，能达到地表Ⅳ类水标准以下。“这套系统具有较强的现实落地基础。”研究团队成员表示，“它意味着，在地下管网末端或就近的调蓄净化设施旁，可以采用一套相对灵活的生化装备，低成本地拦住大部分氨氮污染负载。”

研究者们的思考并未停在“及格线”。“但我们更关心的，是两个潜在的工程隐患，它们直接影响着设施的长期稳健运行，”文章明确指出。持续的模拟试验揭开了一个精细化管理的“工具箱”。

工具箱第一点，是针对“休眠”后的苏醒速度。

当系统进水周期被人工拉至长达九天无水的“饥饿状态”（模拟雨季间隙）后再度进水，系统中的氨氮降解催化剂——主要为氨氧化微生物的活力，通常在闷曝无水期的前三天会骤然下降多达一半。“这就像一个运动员久未训练后再上场，‘瓶颈期反应’在所难免，”研究参与者如此比喻。“但所幸，如果将系统休眠7-12天后重启运行，在经过约一天的活跃反应后，‘运动机能’能够得到相当程度的唤醒，在经过更长活化时间前提下，几个小时的处理仍能实现对常规排放标准的把控。”

更深一层的研究指向了工具箱内的第二道关键细则：“临时缺员”的真正病因。

当氨氮转化的第一步微生物（氨氧化菌）“复活”成功后，第二代转化者酵母菌（负责将中间产物亚硝酸盐继续氧化）却常常“反应迟滞”。在间歇性问题的考验下，微生物群落的生存方式发生严重改变。原本能在污水中养活各类微生物的半壁江山比例的碳源竞争者——كلة硬质酸化菌与水化菌的相对比例起联动效应大幅下降；“胃口小、占位少”——以绿彎菌麾下繁茂耐旱瘠菌为首的“省电模式”休眠菌取而代之成为多合型主力种群的克星主业越发活跃；更重要的是，数个直接被鉴定命名为“休眠菌休眠核第一阶段试样品”、“再活化菌第二代”的属性微生物开始不断积累中间代谢产物而产生细胞膜，致使代谢废物亚硝酸更容易滞留蓄积更难在短时间内补齐继续向下转化的流程。“好比一个精细化流水线工艺流程，断电后上下游工序调速不一致，容易出现半成品（亚硝酸氮）滞留，”这解释了文章中观察到的停机后再启动容易出现亚酸盐积存的深层诱因；“同时休眠后过度活跃休眠菌的休眠核状不断诱发整体污泥形成丝状休眠菌增多体稀释发酵不足容易诱导污泥休眠淘洗休眠皮角化休眠回扣冲击反弹——沉降膨胀效能严重降低,”简而言之，休眠期休眠体类菌沉积三层面的分泌作用不易受排放并额外沉淀挥发性淤泥易产状肿胀仅靠絮凝休眠沉淀等维持水质标准化必要中控手段。

在杨殿海教授团队看来，研究的精粹不止在于验证了“可以用”，更在于界定了“该怎么用”的边界。“周期连续工作时段需考量240-480分钟（4-8小时）的设计停留时间空间”、“对可能的亚硝酸盐累积与污泥膨胀风险投放必要的定期排查、前馈调节及相应工程应急预案”，这些从动力学试验与微生物测序中得出的具体结论，为未来设计针对雨天溢流的“快速生化应急军团”提供了宝贵的运行参数与预警清单。

《净水技术》长期致力于成为“看不见的工程”背后科研成果落地的桥梁。本期这项聚焦于城市水环境治理最末端、最断续却又最关键一环的研究，正是这种使命的体现。它用严谨的数据告诉从业者：治水，既要仰望星空，也要洞察微生物世界的潮汐规律。

城市水环境的韧性，藏在每一次降雨与河流的博弈背后。我们期待更多像同济大学杨殿海教授团队这样的工作，将实验室的瓶瓶罐罐，化作城市“生命线”的坚实守护。也诚邀更多水业同仁、青年学子关注**《净水技术》**，在这里分享您的洞察与实践，共同为解决中国水问题贡献智慧。期待您的来稿与持续订阅。