我国南方城市污水常呈现低碳氮比特征，传统活性污泥法脱氮除磷需投加大量外碳源和化学除磷剂，成本高昂且碳排放高。将藻菌共生颗粒污泥与MBR相耦合，为这一难题提供了颠覆性的低碳解决方案。在藻菌颗粒污泥（Algal-Bacterial AGS）内部，自养的小球藻等微藻利用光能进行光合作用，释放出氧气，驱动好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐/亚硝酸盐；同时，微藻细胞吸收水中的氮、磷营养盐进行增殖。颗粒内部缺氧/厌氧区，则利用原水中有限的有机物和微藻光合作用产生的溶解性有机物为碳源，进行反硝化脱氮。这种由光能驱动的内部O₂/CO₂循环和营养物供需网络，使得整个系统对外部曝气和碳源的需求降至极低。MBR膜组件的引入，则彻底解决了藻菌颗粒在二沉池中可能流失或上浮的问题，确保了出水悬浮固体（包括藻细胞）的绝对截留。

  在长达200天的连续运行中，该AGS-MBR系统处理C/N约为3.5的实际市政污水，在不投加任何外碳源和化学除磷剂的情况下，出水COD、总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别稳定低于30mg/L、8mg/L和0.3mg/L，满足严格的排放标准。系统的总曝气能耗较传统A2O工艺节省了约55%。定期从MBR中排放的剩余藻菌污泥，富含蛋白质和油脂，可作为生物质资源进行回收利用。微生物群落分析揭示，颗粒内Nitrosomonas（AOB）、Nitrospira（NOB）、Chlorella（微藻）和多种反硝化菌形成了稳定的共生网络。该AGS-MBR耦合系统，成功实现了污水处理从高耗能的“污染物去除”向光能驱动的“资源回收”模式的转变。

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