【往期熱點(diǎn)回放】在模仿與復(fù)制、幻想與憧憬的浮躁中繼續(xù)踏歌遠(yuǎn)行的中國(guó)污水處理創(chuàng)新之路 對(duì)比與梳理（以分點(diǎn)進(jìn)水工藝為例）

一、引言

前文曾試圖描述我眼中的中國(guó)污水處理的怪異現(xiàn)象，我們正在與可持續(xù)污水處理發(fā)展理念的若即若離，漸行漸遠(yuǎn)。從上次發(fā)文得到大家的反饋來(lái)看，這種感受似乎得到了大家的某種程度上的認(rèn)可。

活性污泥誕生百年以來(lái)，以及后期發(fā)展的其它類型處理工藝，試問(wèn)專家同行，主流處理A-B工藝、A²O、A/O、氧化溝、SBR、BAF、MBBR、MBR、深床反硝化濾池、膜分離哪一種是我們原創(chuàng)工藝？

實(shí)際上，在工程實(shí)踐領(lǐng)域、大尺度應(yīng)用層面，在技術(shù)路線改良、工藝選擇與確定上，中國(guó)污水處理自始至終一直沒(méi)有體現(xiàn)出本質(zhì)上的原創(chuàng)性。多年來(lái)，在活性污泥法的改進(jìn)應(yīng)用方面，幾十年來(lái)進(jìn)展不大，在工藝構(gòu)型上，一直在模仿、復(fù)制中飛速奔跑。這個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程里，雖然局部細(xì)節(jié)有改變，但總體上一直沒(méi)有彰顯出自己的個(gè)性和品格。

二、對(duì)比與梳理（以分點(diǎn)進(jìn)水工藝為例）

1、國(guó)外技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

舉個(gè)例子吧。近些年各個(gè)設(shè)計(jì)院關(guān)注比較多的多級(jí)AO或者分點(diǎn)進(jìn)水工藝(step-feed)，大家所知的國(guó)內(nèi)各大市政設(shè)計(jì)院大概近五年之內(nèi)基本都踴躍申請(qǐng)或者已經(jīng)擁有了自己的分點(diǎn)進(jìn)水(step-feed)或者多級(jí)A/O專利工藝,形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并在多個(gè)項(xiàng)目中快速普及應(yīng)用。其實(shí)，分點(diǎn)進(jìn)水工藝在美國(guó)、加拿大等國(guó)家至少在十多年以前就已經(jīng)得到了充分的工程應(yīng)用，也積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，2000-2005期間關(guān)于step-fedd的國(guó)外報(bào)導(dǎo)文獻(xiàn)較多。

美國(guó)和加拿大1997年-2002年就有若干案例采用了step-feed工藝，見(jiàn)表1�，F(xiàn)有文獻(xiàn)看，step-feed工藝應(yīng)該是在美國(guó)Tallman Island污水廠改造中的成功應(yīng)用（(NYCDEP, 1991)，推動(dòng)了“分點(diǎn)/多點(diǎn)進(jìn)水工藝”或者多級(jí)AO工藝在美國(guó)和其它國(guó)家的應(yīng)用。

表1 美國(guó)和加拿大1997-2002step-feed案例

最初的多點(diǎn)進(jìn)水主要是考慮推流式生物池均衡污染物負(fù)荷、提高容積利用率，提高污泥總量降低生物池容等，后來(lái)逐步改進(jìn)，具有脫氮除磷特性的分點(diǎn)進(jìn)水一般分為，強(qiáng)化脫氮Step-Feed系統(tǒng)（圖1），強(qiáng)化脫氮除磷Step-Feed系統(tǒng)（圖2）。

圖1 分點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮工藝流程（美國(guó)Rock Creek WWTP, 2001；Lander StreetWWTP,1997）

圖2 分點(diǎn)進(jìn)水強(qiáng)化脫氮除磷工藝流程(Lethbridge WWTP,1998)

2、國(guó)內(nèi)消化及開(kāi)發(fā)情況

國(guó)內(nèi)較早的完整介紹分段進(jìn)水工藝的文獻(xiàn)，為發(fā)表在2003年第4期的邱慎初、丁堂堂合作綜述性文章《分段進(jìn)水的生物除磷脫氮工藝》，該論文對(duì)分段進(jìn)水工藝原理及特性進(jìn)行了詳細(xì)的全面系統(tǒng)介紹（本文不贅述step-feed技術(shù)優(yōu)勢(shì)，讀者自行檢索）。

實(shí)際也是從2003年后這大概十余年開(kāi)始，step-feed工藝受到國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的關(guān)注，2008年至今多級(jí)AO或者分點(diǎn)進(jìn)水工藝一直是熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。2012、2013、2014年國(guó)內(nèi)這方面的研究性論文非常多，與此同時(shí)，近5年內(nèi)，國(guó)內(nèi)開(kāi)始有多個(gè)大型市政污水廠開(kāi)始采用多級(jí)AO工藝。

簡(jiǎn)單梳理比較一下，看看我們國(guó)內(nèi)同行對(duì)step-feed工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新：

國(guó)內(nèi)某大型市政設(shè)計(jì)院T申請(qǐng)的多級(jí)AO專利(申請(qǐng)時(shí)間2011年4月)，見(jiàn)圖3：分4點(diǎn)進(jìn)水，（3,5,7,9好氧區(qū)；1，4,6,8缺氧區(qū)；2為厭氧區(qū)；14為空氣管路,20,21,22為機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)換區(qū)），親，實(shí)際這個(gè)工藝是“四點(diǎn)進(jìn)水+四級(jí)帶內(nèi)回流的A/O工藝”的結(jié)合，因此，帶有四個(gè)配水點(diǎn)，四個(gè)內(nèi)回流點(diǎn)（15），有實(shí)質(zhì)性技術(shù)革新嗎？這種工藝的安排本想一碳多用，但是實(shí)際上還是碳源優(yōu)先反硝化了，雖然在2區(qū)厭氧過(guò)程，但是第一個(gè)配水點(diǎn)的進(jìn)水SCOD、VFA被優(yōu)先用于第一級(jí)的反硝化過(guò)程了，生物除磷效率有限，本質(zhì)上還是強(qiáng)化脫氮，與國(guó)外step-feed比并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新。且四個(gè)內(nèi)回流點(diǎn)，削弱了分點(diǎn)進(jìn)水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。更為關(guān)鍵的是，復(fù)雜的多點(diǎn)配水和四點(diǎn)內(nèi)回流、曝氣強(qiáng)度之間如何優(yōu)化，如何穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同功能區(qū)的預(yù)定缺氧、厭氧環(huán)境？圖4是該專利實(shí)施的一個(gè)項(xiàng)目的生物池配水管廊。

圖3 國(guó)內(nèi)某大型市政設(shè)計(jì)院T申請(qǐng)的多級(jí)AO專利

圖4 設(shè)計(jì)院T多級(jí)AO工藝的生物池配水管廊

親，接著你比較研究一下國(guó)內(nèi)其它兩家大設(shè)計(jì)院的專利：

• 某大型設(shè)計(jì)院S于2009年申請(qǐng)的多級(jí)AO專利，見(jiàn)圖5；

• 某大型市政院X于2011年申請(qǐng)的“多段多級(jí)AO工藝”見(jiàn)圖6。

圖5工藝進(jìn)水碳源優(yōu)先滿足了生物除磷，后面緊接三級(jí)A-O，結(jié)合了UCT回流方式，降低了回流污泥硝酸鹽對(duì)生物釋磷過(guò)程的影響；然而將step-feed與UCT結(jié)合的理念早在1993年在加拿大Lethbridge項(xiàng)目中得到了報(bào)導(dǎo)。

圖6就是一個(gè)典型的帶厭氧區(qū)的多級(jí)A/O.這種應(yīng)用相比也無(wú)獨(dú)創(chuàng)之處。碳源兼顧了除磷和后面的分級(jí)脫氮。

圖5 國(guó)內(nèi)某大型市政設(shè)計(jì)院S申請(qǐng)的多級(jí)AO專利

圖6 國(guó)內(nèi)某大型市政院X專利“多段多級(jí)AO 除磷脫氮工藝及其反應(yīng)系統(tǒng)”

實(shí)際上，在我們國(guó)內(nèi)市政院申請(qǐng)多點(diǎn)進(jìn)水工藝專利之前，類似工藝在歐美已經(jīng)取得了成熟的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。波蘭Jelenia GoraWWTP 1998年就已經(jīng)采用了一個(gè)非常類似的工藝構(gòu)型（見(jiàn)圖7）。比較兩者，十多年后我們國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的多點(diǎn)進(jìn)水專利似乎并無(wú)原理性實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新。

圖7 波蘭Jelenia Gora污水廠1998采用的step-feed生物池工藝

再欣賞一副堪稱美術(shù)與數(shù)學(xué)完美結(jié)合的大師級(jí)作品，國(guó)內(nèi)某大型市政設(shè)計(jì)院X申請(qǐng)的多級(jí)厭氧缺氧好氧活性污泥法發(fā)明專利（見(jiàn)圖8）（2012年1月申請(qǐng)），乍一看以為是數(shù)學(xué)建模里面的無(wú)限迭代模型，仔細(xì)看原是污水廠生物池工藝流程，要是真的按照這個(gè)模式設(shè)計(jì)運(yùn)行，估摸搞運(yùn)行的人要是碰到這樣的廠子，肯定要哭了，暈死！污水廠一個(gè)A²O就沒(méi)運(yùn)行明白，這么多級(jí)A²O，進(jìn)行串聯(lián)，至一般是3-4級(jí)吧，這么多缺氧向下一級(jí)厭氧區(qū)的“內(nèi)回流”，是不是能搞死運(yùn)行人員？進(jìn)水量發(fā)生變化時(shí)，我們的內(nèi)回流比例也應(yīng)該對(duì)應(yīng)調(diào)整啊，那么實(shí)踐中如何調(diào)整？才能達(dá)到最優(yōu)工況？

圖8 發(fā)明專利：某市政院提出的“多級(jí)厭氧缺氧好氧活性污泥法”

多點(diǎn)進(jìn)水工藝不但受到國(guó)內(nèi)大設(shè)計(jì)院的追捧、研究和關(guān)注，而且科研機(jī)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)也是不示弱的！國(guó)內(nèi)某大學(xué)教授申請(qǐng)的一種“多級(jí)厭氧缺氧循環(huán)活性污泥工藝”（申請(qǐng)時(shí)間2011年5月）見(jiàn)圖9，且有多個(gè)市政污水廠應(yīng)用，不過(guò)，親，你對(duì)比研究一下，跟圖2所示工藝構(gòu)型，差別大嗎？有所區(qū)別的就是該發(fā)明在二沉池之前分配了少量的進(jìn)水。這種專利技術(shù)算不算實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新？

圖9 某大學(xué)發(fā)明專利：一種多級(jí)厭氧缺氧循環(huán)活性污泥工藝

親，看完以上國(guó)內(nèi)大設(shè)計(jì)院和教授們開(kāi)發(fā)的step-feed或者多級(jí)A/O專利，估計(jì)你或許早已眼花繚亂了。我們國(guó)內(nèi)著名的市政設(shè)計(jì)院，要是沒(méi)有一個(gè)多級(jí)A/O或者分點(diǎn)進(jìn)水專利似乎就“技術(shù)落伍”了；要是沒(méi)有設(shè)計(jì)運(yùn)行一個(gè)step-feed案例似乎就“跟不上形勢(shì)”了！

無(wú)法否認(rèn)的現(xiàn)實(shí)，主流生物除磷脫氮工藝沒(méi)有我們?cè)瓌?chuàng)性自主發(fā)明的，對(duì)主流工藝的革新我們是在模仿中微調(diào)，對(duì)比歐美的運(yùn)行step-feed案例，和大概10多年后我們國(guó)內(nèi)所開(kāi)發(fā)的上述幾個(gè)發(fā)明專利，你有何感受？試問(wèn)專家同行，我們的研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)院，做了哪方面的本質(zhì)上的技術(shù)革新？

三、反思

上文只是以step-feed工藝為例，我們看到，在常規(guī)主流處理工藝領(lǐng)域，我們走的是效仿和被動(dòng)的跟蹤路徑，這種背景和基礎(chǔ)條件下，中國(guó)污水處理從技術(shù)層面這是很難領(lǐng)先的

那么，我們?cè)谖鬯�處理的革新工藝方面取得哪些自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)或者本質(zhì)上的原創(chuàng)工藝？我們革新污水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，在世界范圍內(nèi)，處于什么水平？最近大家討論比較多的可持續(xù)污水處理工藝，哪一個(gè)是我們主導(dǎo)發(fā)明的？

• 短程硝化反硝化？

• 好氧顆粒污泥法？

• 厭氧氨氧化？主流？側(cè)流？
  
  
  
  
  

圖10 革新的污水處理技術(shù)（厭氧氨氧化/顆粒污泥）

這種基礎(chǔ)上，我們有信心，在不算遙遠(yuǎn)的未來(lái)，中國(guó)污水處理能開(kāi)始領(lǐng)先世界嗎？在革新技術(shù)開(kāi)發(fā)？還是革新技術(shù)的集成應(yīng)用？還是在運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)？但是我們國(guó)內(nèi)污水處理總要有領(lǐng)先的地方吧？筆者思考，比較現(xiàn)實(shí)的情況是，我們可以在技術(shù)理念和出水標(biāo)準(zhǔn)方面領(lǐng)先世界。可惜的是，中國(guó)污水處理癥結(jié)問(wèn)題，恰恰不是技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。

我們國(guó)家巨大的水專項(xiàng)投入，或許不久的將來(lái)，一定會(huì)催產(chǎn)出一批國(guó)際一流、引領(lǐng)世界水處理技術(shù)發(fā)展的原創(chuàng)性成果，否則情何以堪！屆時(shí)，親們，等著吧，中國(guó)污水處理引領(lǐng)世界的局面也或許真的開(kāi)始了！

親們，跟蹤與效仿是我們不變的基因，但是我們看到了曙光！2014，中國(guó)新概念污水廠“已經(jīng)吹響了中國(guó)污水處理開(kāi)始邁向世界領(lǐng)先的號(hào)角！伴隨著轟隆隆的戰(zhàn)鼓，但黎明之前，我們還將繼續(xù)在模仿與復(fù)制、憧憬與幻想復(fù)合交織、鏗鏘有力的聒噪聲中踏歌遠(yuǎn)行！