通往效率时代：污水处理MBBR技术的创新、灵变与恪守

时间：2023-09-18 09:27

来源：产品化研究中心

作者：郭永伟

从发明到推广到创新迭代，从北欧到中国到反哺世界，从纯膜到泥膜到生物集效，本文阅读污水处理MBBR技术在中国20年发展中的“新、变、守”，思考环保创新如何摆脱囧境、跳脱困局，探寻小历史启示下，技术、工艺、工程的战略关系和系统逻辑。

01 MBBR：分类、起源与发展

02 破坏式创新——中国第一个一级A

03 灵变与恪守——标准、成本、稳定性

04 生化效率的持续提升

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烟台辛安河污水厂“主流厌氧氨氧化”现象级再现的消息，让我又一次关注到创新，关注到破坏式与颠覆式。

当我终于站在考察现场时，却并没有过多寻问“红菌”如何如何，被勾起的曾经作为一个“工程师”少年的心，痴迷在了“环保工艺”最纯粹的感官享受中。

什么是工艺？

“工艺”大概就是“工程+艺术”吧？那细长的一柳黄土绿地、18个一体化罐子的瓦黑、65%填充率填料的棕白、和25%贡献率红菌的灰红，交相掩映着，29天的建设期、1417m2万吨水占地、2mg/L总氮指标、0.34元/吨费用节约，面子、里子都很美。

工艺Process，讲究的既非结果也非数据，而是居间过程，是时间之上、空间之中、反应之前、分离之后的过程，我思来想去，和“MBBR-BFM”创新的系统逻辑竟一模一样。

MBBR：分类、起源与发展

“2008年无锡芦村，我们磕磕绊绊中了标，又稀里糊涂成了光杆司令，为了信誉只好硬着头皮生干，从填料生产到安装调试，能照猫画虎搞出来，是老天赏饭吃，对此我非常感激”。作为中国最能代表MBBR的发言人之一，思普润创始团队在回忆时，一点也不愿意将这事业开端做些粉饰，偶然、山寨、砸钱、反复返工，潜意识中要对结果负责到底的态度是他们咂摸在嘴边的津津乐道，“中国MBBR的开始是被动的、模糊的，一路发展也是摸着石头过河，但未来是清晰的、笃定的”

MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)移动床生物膜反应器技术，起源于20世纪80年代，由挪威科技大学Hallvard Ødegaard(哈尔瓦·欧德格)教授等原创发明，其初心是探索利用更紧凑的生物膜法减少点源向北海的氮排放，后来于1989年，最早的Kaldnes移动床工艺获得专利并开始商业化推广。(有趣的是，从这一起始，MBBR就与厌氧氨氧化产生了时间线的重叠，又是偶然？还是一种必然？)

21世纪初，人们以合资、代理、模仿等方式将MBBR引入中国，20年里逐步发展成为主流生化工艺的代表，不同构型和组合工艺广泛用于降解COD、氧化氨氮和脱氮除磷中，是我所触及拿来主义、后发先至、破坏式创新的最典型例子。

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挂膜红菌的MBBR填料照片，取自思普润公司

世界上污水生化技术只有两种，生物膜法是比活性污泥法更古老、生化效率更高的技术，其起源可以追溯到19世纪90年代，活性污泥则于稍晚的20世纪初发明。

但在很长一段时间内，活性污泥法都是更有光环的那一极。国内常见生物膜法如曝气生物滤池、生物转盘等已有了相当一定的市场成果，多用在高难工况、深度处理或相对小众的需求场景。于二级中心版块，则只有MBBR取得了可观份额，而等它真正长成为一款大众普适技术，要到开篇所述2008年芦村项目的10年之后。

MBBR有两种主要应用形态：1是泥膜，在市政污水厂提标改造中应用非常广泛；2是纯膜，在国内属于新型应用，目前多在极致用地和微污染水场景。

泥膜MBBR因为在无锡芦村的成功应用而顺理而成了主流，在行业里慢慢形成了路径依赖。这种形态也可归为一种复合品类IFAS(Integrated Fixed-film Activated Sludge)，可以看作是对活性污泥法进行的生物膜改造：将挂膜载体持留在反应器中，形成活性污泥(悬浮生长)与生物膜(附着生长)共存的复合系统，泥、膜呈全混合流化态，各自养成专性优势菌群，期待可以大幅度升级污染因子去除的能力。

实际应用效果却1+1远远小于2，一方面活性污泥严重阻碍了生物膜捕捉水中的介质，相当于在生物膜面前挂了一层薄纱；另一方面有研究者认为填料会将污泥絮体打散，影响活性污泥性状。

挪威科技大学Ødegaard教授最初发明时，MBBR本就是纯膜为主，引入中国后却更多走了泥膜路线，有三个主要原因：一是于北欧的水质和气候特点，纯膜的优势更明显；二是最普遍的场景--原位原池改造，泥膜能发挥泥、膜两种特长；三是纯膜MBBR拥有更极端的效率，需要微生物学、材料学、流体力学、计算机信息学等四门跨学科联合，特别是计算机信息学的控制系统必须基于污水生化技术的底层逻辑，使这一路线的技术壁垒既多又高。

MBBR具有高效、紧凑、稳定、灵活多样性和经济有效性等优势，可在不增加池容和污泥产率的设计条件下，以最少工程量和投入达到一级A、准四类甚至准三类等严格排水标准。尤其应充分开发它在“效率”上的空间，诸如基于“纯膜”的“集效”类工艺，为未来污水厂的建设、运营描绘了一种理想形态。

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