王洪臣：百年活性污泥法：改良OR替代?

時間： 2015-09-17 15:44

來源：中國水網

作者：王洪臣

中國水網訊 “今年是活性污泥法誕生 100 周年，目前世界上共有大約 50000 座活性污泥法污水處理廠。”今天上午，中國人民大學環境學院副院長王洪臣在“2014（第八屆）環境技術論壇”上指出，“沒有活性污泥法的世界是不可想象的。”那么活性污泥法百年來有哪些主要進步？未來會被其他工藝取代嗎？

回顧：活性污泥發展百年歷史

王洪臣介紹，一百年前，英國發生了嚴重的水污染，導致污水處理技術的急迫需求。1914年4月3日，Ardern 和 Lockett 在英國皇家化學學會年會上宣讀了論文《無需濾池的污水氧化試驗》，被認為是活性污泥法正式誕生。隨后，世界各地迅速開始活性污泥法研究，并著手建設實際的污水處理廠。

在我國，1923年建成的上海北區污水處理廠是中國第一座城市污水處理廠，日處理能力為3500立方米，尾水排入沙涇港。此后幾年，東區污水處理廠和西區污水處理廠相繼建成，日處理量分別為1.7萬立方米和1.5萬立方米。

改良：三大重要改良工藝

隨后，許多學者的研究豐富了活性污泥法理論，提出了污泥齡 SRT概念、污泥指數 SVI概念、絲狀菌特點與分類、選擇器理論與概念；也提出了很多新型反應器，如氧化溝工藝、SBR工藝、純氧曝氣工藝等；同時許多學者的研究完善了，有機物降解與營養物去除的生化理論、動力學與工藝設計計算等。

王洪臣認為，三種工藝是對活性污泥法的重大改良：生物膜-活性污泥法（MBBR，IFAS）、膜生物反應器（MBR）、好氧顆粒污泥（AGS）。這三種工藝都大大提高反應器中的生物量，從而提高處理效率。但是，“這不是本質上的革新，提高處理效率（節約占地）的同時，都會不同程度地增加能耗或投資。”王洪臣說。

替代：未來提到工藝方向

活性污泥法造福人類100年了，那么它還將服務多長時間？

王洪臣指出，活性污泥法存在大的兩大問題將阻礙它繼續長時間處于主流地位：一是部分有機物被分解，分解過程需消耗大量能量，是“以能量摧毀能量”的處理方式；二是另一部分有機物被合成為活性污泥，反而使易處理有機物變為難處理的有機物。

王洪臣認為，替代活性污泥技術的途徑有兩個，一是改良，一是淘汰。近百年來，活性污泥已經在生活機理、反應器、流程、控制等各方面做了多方改進，但是在工程層面，能耗高和污泥處理問題并沒有根本性的改變。

倘若要把活性污泥法淘汰，要拿什么技術來替代呢？

王洪臣認為，未來可能替代工藝有三個方面。

一是厭氧膜生物反應器。厭氧可以產生能量，可進行能量回收，且不需要消耗電能。此外厭氧過程產生的污泥非常少。但可能也會存在一些問題，如占地面積會增大，膜污染清洗、氮的處理等問題，所以提出了厭氧膜生物反應器概念。

第二類處于萌芽狀態的替代技術，包括生物電化學技術（BES），微生物燃料電池（MFCs）和微生物電解電池（MECs），這些技術能量轉化率大于80%，前景比較好，但是存在問題也比較大，如出水差、成本高、反應器難以放大、能量損失大等等？

第三個替代技術是可持續營養物去除技術。污水處理中最難的是氮的去除。在污水處理中本可以有機物早期分離出去，之所以留下，就是為了后面用生物技術進行處理。為什么可持續營養物去除技術是活性污泥法的替代技術呢？因為它可以不用碳源進行脫氮。厭氧氨氧化技術，經過20多年的研究，在高濃度氨氮廢水處理過程中，已經趨于成熟。

機遇：巨大需求或將推動替代技術產生

一百年前，英國嚴重的水污染，導致對污水處理技術的急迫需求，活性污泥法在英國誕生。目前，我國對污水處理革命性技術需求巨大：水污染嚴重、水資源缺乏，需要高出水標準的污水處理技術；能源缺乏，需要低能耗乃至正能量的污水處理技術；資源貧瘠，需要實現資源回收的污水處理技術；土地緊張，需要實現環境友好的污水處理技術。

以上這些方面的需求遠大于任何其它國家的巨大，是否預示著活性污泥法的替代技術有可能誕生于中國呢？王洪臣認為者有賴于研究與生產的密切結合，目前其所在的中國人民大學環境學院低碳水處理技術中心承擔著兩個國家水專項課題，正在做相關研究，希望能有些成果。

編輯：李丹

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