隨著城鎮(zhèn)人口的增加及污水收集率的提高，污水排放量與日俱增。另外，污水處理廠還面臨著從一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)IV類或更高標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。這就使得污水處理廠新建擴(kuò)容及提標(biāo)改造勢(shì)在必行，在城鎮(zhèn)污水處理中追求技術(shù)上的創(chuàng)新也是大勢(shì)所趨。
一、高濃度復(fù)合粉末載體生物流化床（HPB）技術(shù)介紹
1、技術(shù)背景
（1）技術(shù)需求
污水量與日俱增：隨著城鎮(zhèn)人口的增加、生活水平的提高以及污水收集率的提高等，污水量與日俱增；新建或擴(kuò)容污水處理廠勢(shì)在必行。
排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高：污水處理廠面臨從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)IV類或更高標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)；合流制溢流（CSO）污染控制需求。
（2）技術(shù)瓶頸
建設(shè)用地制約：傳統(tǒng)提標(biāo)擴(kuò)容工藝對(duì)擴(kuò)建用地要求較高；預(yù)留用地緊張、征地和拆遷困難。
建設(shè)、運(yùn)營(yíng)資金的增加：傳統(tǒng)提標(biāo)擴(kuò)容工藝對(duì)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)資金要求較高；對(duì)初期雨水僅能做預(yù)處理，全處理投資大、成本高。
2、發(fā)展歷程
（1）1964-1991 厚積薄發(fā)
1964年：同濟(jì)大學(xué)首次開展《硅藻土過(guò)濾技術(shù)研究》，進(jìn)入“文革”期間，研究中斷。
1989年：重啟該項(xiàng)目研究。
（2）1992-2002 攻堅(jiān)克難
1992年：通過(guò)上海市科委組織的專家鑒定；開發(fā)出硅藻土預(yù)涂膜過(guò)濾器；第一套設(shè)備應(yīng)用于浙江省寧�？h游泳館泳池水循環(huán)過(guò)濾。
2000年：硅藻土浮選技術(shù)的推廣，使原材料的加工成本降低，硅藻土在水處理中的應(yīng)用得到進(jìn)一步推廣。
（3）2003-2017 科技創(chuàng)新
2003年：硅藻土應(yīng)用的深入研究列入《上海城市水環(huán)境改善技術(shù)及綜合示范項(xiàng)目》（國(guó)家863計(jì)劃）子課題——《改性硅藻土濾池處理技術(shù)研究》。
2006年：子課題通過(guò)上海市教委組織的專家鑒定，研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
（4）2018-2020 產(chǎn)業(yè)突破
2018年湖南三友環(huán)�？萍加邢薰窘Y(jié)合產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)，對(duì)復(fù)合粉末載體用于城鎮(zhèn)污水處理大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化研發(fā)進(jìn)行投資，解決多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。
2019年湖南科友環(huán)保有限公司完成中試試驗(yàn)、生產(chǎn)性試驗(yàn)。進(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和工程化應(yīng)用。
3、技術(shù)原理
高濃度復(fù)合粉末載體生物流化床（High Concentration Powder Carrier Bio-fluidized Bed，簡(jiǎn)稱HPB），基于污水生物處理的技術(shù)原理，通過(guò)向生化池中投加復(fù)合粉末載體，提高生物池混合液濃度的同時(shí)，構(gòu)建了懸浮生長(zhǎng)和附著生長(zhǎng)“雙泥”共生的流化床系統(tǒng)；并通過(guò)污泥濃縮分離單元（Concentrated Unit）、復(fù)合粉末載體回收單元（Recycled Unit），實(shí)現(xiàn)了“雙泥齡” ，強(qiáng)化了生物脫氮除磷效率。
從原理上講，HPB工藝屬于復(fù)合生物反應(yīng)器IFAS工藝（Integrated Fixed-film Activated Sludge) 的一種，與傳統(tǒng)相比具有明顯的創(chuàng)新和優(yōu)勢(shì)。
創(chuàng)新點(diǎn)之一：HPB工藝采用微米級(jí)復(fù)合粉末載體。
（1）可伴隨活性污泥實(shí)現(xiàn)全過(guò)程流化、回流等，無(wú)需設(shè)置專用的攔截與防護(hù)設(shè)施。
（2）良好的流化狀態(tài)，提高了傳質(zhì)效果，進(jìn)一步加快生化反應(yīng)速率。
（3）更大的比表面積，單位容積生物量更高，容積負(fù)荷更高，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)。
創(chuàng)新點(diǎn)之二：HPB工藝配備粉末載體回收裝置。
（1）可將附著微生物的復(fù)合粉末載體回收利用，在“雙泥法”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“雙泥齡”，同步提高脫氮除磷效果。
（2）將大部分載體回收利用，減少日常載體投加量，降低運(yùn)行成本。
4、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
HPB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可概括為：三省三高。
省投資：新建項(xiàng)目節(jié)約投資20%以上；
省占地：新建項(xiàng)目生化池占地較傳統(tǒng)工藝節(jié)省一半，提標(biāo)擴(kuò)容無(wú)需新增用地可實(shí)現(xiàn)生化池水量翻倍、水質(zhì)提升；
省周期：建設(shè)周期縮短約30%以上；
高效率：實(shí)現(xiàn)雙泥齡，短泥齡微生物強(qiáng)化除磷，長(zhǎng)泥齡微生物強(qiáng)化脫氮；
高標(biāo)準(zhǔn)：出水水質(zhì)可以達(dá)到 “準(zhǔn)IV類”及以上標(biāo)準(zhǔn)；
高保障：可實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)改造、不停產(chǎn)檢修、保障穩(wěn)定運(yùn)行。
5、技術(shù)核心
（1）復(fù)合粉末載體
HPB技術(shù)的核心復(fù)合粉末載體，其主要成分是一類直徑約20-50 μm、多孔結(jié)構(gòu)、具有高生物親和性的天然無(wú)機(jī)顆粒；同時(shí)復(fù)配有特殊制劑，有利于脫氮微生物附著并形成生物膜，不僅可提高反應(yīng)器中的微生物量，還可優(yōu)化微生物種群結(jié)構(gòu)，為HPB系統(tǒng)的高效城鎮(zhèn)污水生物處理提供保證。
城鎮(zhèn)污水處理廠采用HPB工藝，在生化池采樣進(jìn)行微生物高通量檢測(cè)，結(jié)果顯示：復(fù)合粉末載體加入后，參與硝化和反硝化作用的微生物，如變形菌門豐度相比活性污泥法12.62%提升到22.62%（厭氧段）和28.67%（好氧段）；且成為系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢(shì)微生物種群。HPB工藝混合液中各脫氮功能微生物豐度高于活性污泥法。此外，屬絲狀菌的綠彎菌門微生物豐度大幅下降，說(shuō)明HPB系統(tǒng)運(yùn)行更為穩(wěn)定。
HPB生化池混合液中參與氮循環(huán)相關(guān)酶豐度的檢測(cè)結(jié)果：硝基還原酶（Nitroreductase）、硝酸鹽還原酶（Nitrate reductase）、鐵氧蛋白亞硝酸還原酶（Ferredoxin nitrite reductase）等豐度，較活性污泥系統(tǒng)均較大幅提升，說(shuō)明HPB系統(tǒng)較常規(guī)活性污泥系統(tǒng)脫氮反應(yīng)增強(qiáng)。
