一、引言

前文曾試圖描述我眼中的中國污水處理的怪異現(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，以及后期發(fā)展的其它類型處理工藝，試問專家同行，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？

實際上，在工程實踐領(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，中國污水處理自始至終一直沒有體現(xiàn)出本質(zhì)上的原創(chuàng)性。多年來，在活性污泥法的改進(jìn)應(yīng)用方面，幾十年來進(jìn)展不大，在工藝構(gòu)型上，一直在模仿、復(fù)制中飛速奔跑。這個漫長的過程里，雖然局部細(xì)節(jié)有改變，但總體上一直沒有彰顯出自己的個性和品格。

二、對比與梳理（以分點(diǎn)進(jìn)水工藝為例）

1、國外技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

舉個例子吧。近些年各個設(shè)計院關(guān)注比較多的多級AO或者分點(diǎn)進(jìn)水工藝(step-feed)，大家所知的國內(nèi)各大市政設(shè)計院大概近五年之內(nèi)基本都踴躍申請或者已經(jīng)擁有了自己的分點(diǎn)進(jìn)水(step-feed)或者多級A/O專利工藝,形成了自主知識產(chǎn)權(quán)，并在多個項目中快速普及應(yīng)用。其實，分點(diǎn)進(jìn)水工藝在美國、加拿大等國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，2000-2005期間關(guān)于step-fedd的國外報導(dǎo)文獻(xiàn)較多。

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

表1 美國和加拿大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、國內(nèi)消化及開發(fā)情況

國內(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，讀者自行檢索）。

實際也是從2003年后這大概十余年開始，step-feed工藝受到國內(nèi)越來越多的關(guān)注，2008年至今多級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年國內(nèi)這方面的研究性論文非常多，與此同時，近5年內(nèi)，國內(nèi)開始有多個大型市政污水廠開始采用多級AO工藝。

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

國內(nèi)某大型市政設(shè)計院T申請的多級AO專利(申請時間2011年4月)，見圖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)動轉(zhuǎn)換區(qū)），親，實際這個工藝是“四點(diǎn)進(jìn)水+四級帶內(nèi)回流的A/O工藝”的結(jié)合，因此，帶有四個配水點(diǎn)，四個內(nèi)回流點(diǎn)（15），有實質(zhì)性技術(shù)革新嗎？這種工藝的安排本想一碳多用，但是實際上還是碳源優(yōu)先反硝化了，雖然在2區(qū)厭氧過程，但是第一個配水點(diǎn)的進(jìn)水SCOD、VFA被優(yōu)先用于第一級的反硝化過程了，生物除磷效率有限，本質(zhì)上還是強(qiáng)化脫氮，與國外step-feed比并沒有實質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新。且四個內(nèi)回流點(diǎn)，削弱了分點(diǎn)進(jìn)水的技術(shù)優(yōu)勢。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)定實現(xiàn)各個不同功能區(qū)的預(yù)定缺氧、厭氧環(huán)境？圖4是該專利實施的一個項目的生物池配水管廊。

圖3 國內(nèi)某大型市政設(shè)計院T申請的多級AO專利

圖4 設(shè)計院T多級AO工藝的生物池配水管廊

親，接著你比較研究一下國內(nèi)其它兩家大設(shè)計院的專利：

• 某大型設(shè)計院S于2009年申請的多級AO專利，見圖5；

• 某大型市政院X于2011年申請的“多段多級AO工藝”見圖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A-O，結(jié)合了UCT回流方式，降低了回流污泥硝酸鹽對生物釋磷過程的影響；然而將step-feed與UCT結(jié)合的理念早在1993年在加拿大Lethbridge項目中得到了報導(dǎo)。

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

圖5 國內(nèi)某大型市政設(shè)計院S申請的多級AO專利

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

實際上，在我們國內(nèi)市政院申請多點(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。波蘭Jelenia GoraWWTP 1998年就已經(jīng)采用了一個非常類似的工藝構(gòu)型（見圖7）。比較兩者，十多年后我們國內(nèi)申請的多點(diǎn)進(jìn)水專利似乎并無原理性實質(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)合的大師級作品，國內(nèi)某大型市政設(shè)計院X申請的多級厭氧缺氧好氧活性污泥法發(fā)明專利（見圖8）（2012年1月申請），乍一看以為是數(shù)學(xué)建模里面的無限迭代模型，仔細(xì)看原是污水廠生物池工藝流程，要是真的按照這個模式設(shè)計運(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A²O就沒運(yùn)行明白，這么多級A²O，進(jìn)行串聯(lián)，至一般是3-4級吧，這么多缺氧向下一級厭氧區(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，我們的內(nèi)回流比例也應(yīng)該對應(yīng)調(diào)整啊，那么實踐中如何調(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“多級厭氧缺氧好氧活性污泥法”

多點(diǎn)進(jìn)水工藝不但受到國內(nèi)大設(shè)計院的追捧、研究和關(guān)注，而且科研機(jī)構(gòu)的研究和開發(fā)也是不示弱的！國內(nèi)某大學(xué)教授申請的一種“多級厭氧缺氧循環(huán)活性污泥工藝”（申請時間2011年5月）見圖9，且有多個市政污水廠應(yīng)用，不過，親，你對比研究一下，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)算不算實質(zhì)性創(chuàng)新？

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

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

無法否認(rèn)的現(xiàn)實，主流生物除磷脫氮工藝沒有我們原創(chuàng)性自主發(fā)明的，對主流工藝的革新我們是在模仿中微調(diào)，對比歐美的運(yùn)行step-feed案例，和大概10多年后我們國內(nèi)所開發(fā)的上述幾個發(fā)明專利，你有何感受？試問專家同行，我們的研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計院，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的跟蹤路徑，這種背景和基礎(chǔ)條件下，中國污水處理從技術(shù)層面這是很難領(lǐng)先的

那么，我們在污水處理的革新工藝方面取得哪些自主知識產(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，中國污水處理能開始領(lǐng)先世界嗎？在革新技術(shù)開發(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，中國污水處理癥結(jié)問題，恰恰不是技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)問題。

我們國家巨大的水專項投入，或許不久的將來，一定會催產(chǎn)出一批國際一流、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，親們，等著吧，中國污水處理引領(lǐng)世界的局面也或許真的開始了！

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，中國新概念污水廠“已經(jīng)吹響了中國污水處理開始邁向世界領(lǐng)先的號角！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！