原生、起源、进化，百年活性污泥法极简创新史

时间：2023-12-11 10:40

来源：绿谷工作室

作者：郭永伟

历史再现，未来寻踪

12月12日，“我是产品”牵手上海东区污水处理厂(以下简称“东区厂”)，我第一次有机会走进自己产业的百年，走近活性污泥法的百年。

“这个曝气池，我师父他们都叫作台阁，我也不清楚到底是什么意思，无从考证了，也许是上海话独有的语音化过来的，每次听到总能感受到那一代环保人的雅致。”何部长边走边给我讲述着那些不起眼，却只有我们环保人才能听得懂的浪漫。

上海东区污水处理厂，1923年开工建设，1926年通水运营，是中国最早的城市污水厂之一，是经历革命炮火幸存下来亚洲历史最悠久的污水厂之一。解放后于50年代、60年代、80年代、90年代经历五次扩建改造，跨越百年历程，其工艺流程的完整性和构筑物的完好性在中国乃至亚洲都很罕见，与其同时代早期的污水厂大多由于种种历史原因已经不复存在了。

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我想“台阁”可能是融合了租界时期英国人和现代上海人各自浪漫的一个名称吧。

在曝气池的东北角，有一个工人办公休憩的小房间，是与池体共建的三层小楼，高出池体的一层，应该就是“阁”意象的来源，它的造型自然没有外滩建筑群那么豪华，但带有更贴近于生活的历史风味。

东区厂开工建设的1923年，刚好是英国学者Ardern和Lockett通过实验发明活性污泥工艺之后的第10年，可以合理猜测，我面前的这位“台阁”，大体就是百年活性污泥法最初发明时的模样。

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我拉住何部长问东问西、点点滴滴，工艺、池体、管道、设备、仪表，在保存完好但斑驳的遗迹、古物中，寻找100年前活性污泥法的样子。

这种情感上的纽带是“我是产品”携手东区厂的原因之一。而在此之上，二者内容内涵之间的联系是更值得我们时代环保人延伸思考：

再现历史，寻踪未来，在历史和未来的交汇处，环境产业的创新原生态如何再有突破？

技术博物，产品发布，在技术和产品的交集处，环境产业的进化论，如何构建未来高质量产业生态？

工程时代，产品时代，在工程与产品的交接处，新物种如何破解创新窘境，加速实现产业化？

12月12日，我们将在上海东区污水处理厂奔赴一场历史与未来的约会，发起一个有关产品化进化论的探索，届时将由东区厂的见证者给我们讲述它的百年过往和变迁。在此前一天，让我先行一步，到时空中巡游一番，看看活性污泥法还在壮年的一生。

从过去看现在原生态——活性污泥法百年创新史

在我的理解里，“活性污泥”四个字已不能算作一个单元工艺名称。它是一类“根”技术，在其之上开放的繁茂枝叶，百年后依然占据着污水处理行业的主流地位，面向未来的各类概念工厂也都脱离不了它的滋养。

这项技术的起源，要追溯到一个通过抽水式反应器(即序批式反应器的前身)处理污水得到高质量出水的实验，研究人员通过观察分析，认为污泥被“活化”了，于是仿照活性炭的名字，将该工艺命名为“活性污泥”。

某种角度说，世界上只有两种生化技术。一是生物膜法，最早发明于18世纪90时代(以河床砾石上粘附的生物膜作滤池)，一种就是活性污泥法，以此这实验作为发明时间，是在1914年。

生物膜法更古老，但在其后的发展中，活性污泥法以其简单、稳定、易操作、低成本而得到更多青睐，百年里长期扮演着污水技术的中流砥柱，生物膜法则要一直到现代材料、现代制造的发展后，才逐渐回归主流舞台。

从东区厂命名为“曝气池”就可以知道，早期活性污泥工艺的关键在于“曝气”，但在未成熟前，单纯依靠曝气形成的腐败和物质转化无法持续，污染物去除的成果无法稳定获得。

1914年，Ardern和Lockett认识到悬浮颗粒对于反应器稳定的重要性，他们“将污水装入瓶子中曝气，花费六周完成硝化过程；随后将上清液排出，保留污泥继续加入污水曝气，硝化作用缩短至三周；继续重复操作直至消化过程缩短至24小时。”

他们的开创性贡献，在于将曝气时形成的污泥持留了下来，而不是排出去，活性污泥工艺由此一个“小”动作而正式诞生。

污水处理中生物法之所以长盛不衰，是因为它以适当的人工干预，模拟了自然净化的状态，在保证想要效果的前提下，最经济、最可持续。活性污泥法的研究和发展，大多都在于这人工干预的方式和程度。

以当下活跃的工艺技术沿着110年追溯，主要有AO系、氧化沟系、SBR系三大路线。

20世纪70年代，为了应对水体富营养化的问题，Barnard在传统活性污泥法基础上，将缺氧和好氧反应器完全分隔，污泥回流到缺氧反应器，并添加了内回流装置，缩短工艺流程而成为就现在的A/O工艺；后来又在A/O的基础上加入除磷功能，即是现在中国城市污水厂应用最多的A2O工艺。

氧化沟系起源于20世纪50年代荷兰Pasveer研究所的“帕斯维尔沟”工艺，后来60年代，荷兰DHV公司开发研制了卡鲁塞尔(Carroussel)氧化沟，70年代，美国的Envirex公司投放生产了奥贝尔(Orbal)氧化沟。氧化沟最初用于处理小区污水，后来逐步放大，成为中国城市污水厂另一大主流工艺。

1914年的起源工艺，就是SBR系的雏形，最初采用充-排式逻辑，因操作繁琐并未获得重视；70年代，美国的Irvine和澳大利亚Goronszy重新开展序批式活性污泥法的研究，于80年代在印地安那州改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。

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编辑：李丹