【往期热点回放】在模仿与复制、幻想与憧憬的浮躁中继续踏歌远行的中国污水处理创新之路 对比与梳理（以分点进水工艺为例）

一、引言

前文曾试图描述我眼中的中国污水处理的怪异现象，我们正在与可持续污水处理发展理念的若即若离，渐行渐远。从上次发文得到大家的反馈来看，这种感受似乎得到了大家的某种程度上的认可。

活性污泥诞生百年以来，以及后期发展的其它类型处理工艺，试问专家同行，主流处理A-B工艺、A²O、A/O、氧化沟、SBR、BAF、MBBR、MBR、深床反硝化滤池、膜分离哪一种是我们原创工艺？

实际上，在工程实践领域、大尺度应用层面，在技术路线改良、工艺选择与确定上，中国污水处理自始至终一直没有体现出本质上的原创性。多年来，在活性污泥法的改进应用方面，几十年来进展不大，在工艺构型上，一直在模仿、复制中飞速奔跑。这个漫长的过程里，虽然局部细节有改变，但总体上一直没有彰显出自己的个性和品格。

二、对比与梳理（以分点进水工艺为例）

1、国外技术发展与应用

举个例子吧。近些年各个设计院关注比较多的多级AO或者分点进水工艺(step-feed)，大家所知的国内各大市政设计院大概近五年之内基本都踊跃申请或者已经拥有了自己的分点进水(step-feed)或者多级A/O专利工艺,形成了自主知识产权，并在多个项目中快速普及应用。其实，分点进水工艺在美国、加拿大等国家至少在十多年以前就已经得到了充分的工程应用，也积累了比较丰富的经验，2000-2005期间关于step-fedd的国外报导文献较多。

美国和加拿大1997年-2002年就有若干案例采用了step-feed工艺，见表1。现有文献看，step-feed工艺应该是在美国Tallman Island污水厂改造中的成功应用（(NYCDEP, 1991)，推动了“分点/多点进水工艺”或者多级AO工艺在美国和其它国家的应用。

表1 美国和加拿大1997-2002step-feed案例

最初的多点进水主要是考虑推流式生物池均衡污染物负荷、提高容积利用率，提高污泥总量降低生物池容等，后来逐步改进，具有脱氮除磷特性的分点进水一般分为，强化脱氮Step-Feed系统（图1），强化脱氮除磷Step-Feed系统（图2）。

图1 分点进水强化脱氮工艺流程（美国Rock Creek WWTP, 2001；Lander StreetWWTP,1997）

图2 分点进水强化脱氮除磷工艺流程(Lethbridge WWTP,1998)

2、国内消化及开发情况

国内较早的完整介绍分段进水工艺的文献，为发表在2003年第4期的邱慎初、丁堂堂合作综述性文章《分段进水的生物除磷脱氮工艺》，该论文对分段进水工艺原理及特性进行了详细的全面系统介绍（本文不赘述step-feed技术优势，读者自行检索）。

实际也是从2003年后这大概十余年开始，step-feed工艺受到国内越来越多的关注，2008年至今多级AO或者分点进水工艺一直是热点研究领域。2012、2013、2014年国内这方面的研究性论文非常多，与此同时，近5年内，国内开始有多个大型市政污水厂开始采用多级AO工艺。

简单梳理比较一下，看看我们国内同行对step-feed工艺的改进和创新：

国内某大型市政设计院T申请的多级AO专利(申请时间2011年4月)，见图3：分4点进水，（3,5,7,9好氧区；1，4,6,8缺氧区；2为厌氧区；14为空气管路,20,21,22为机动转换区），亲，实际这个工艺是“四点进水+四级带内回流的A/O工艺”的结合，因此，带有四个配水点，四个内回流点（15），有实质性技术革新吗？这种工艺的安排本想一碳多用，但是实际上还是碳源优先反硝化了，虽然在2区厌氧过程，但是第一个配水点的进水SCOD、VFA被优先用于第一级的反硝化过程了，生物除磷效率有限，本质上还是强化脱氮，与国外step-feed比并没有实质性的技术创新。且四个内回流点，削弱了分点进水的技术优势。更为关键的是，复杂的多点配水和四点内回流、曝气强度之间如何优化，如何稳定实现各个不同功能区的预定缺氧、厌氧环境？图4是该专利实施的一个项目的生物池配水管廊。

图3 国内某大型市政设计院T申请的多级AO专利

图4 设计院T多级AO工艺的生物池配水管廊

亲，接着你比较研究一下国内其它两家大设计院的专利：

• 某大型设计院S于2009年申请的多级AO专利，见图5；

• 某大型市政院X于2011年申请的“多段多级AO工艺”见图6。

图5工艺进水碳源优先满足了生物除磷，后面紧接三级A-O，结合了UCT回流方式，降低了回流污泥硝酸盐对生物释磷过程的影响；然而将step-feed与UCT结合的理念早在1993年在加拿大Lethbridge项目中得到了报导。

图6就是一个典型的带厌氧区的多级A/O.这种应用相比也无独创之处。碳源兼顾了除磷和后面的分级脱氮。

图5 国内某大型市政设计院S申请的多级AO专利

图6 国内某大型市政院X专利“多段多级AO 除磷脱氮工艺及其反应系统”

实际上，在我们国内市政院申请多点进水工艺专利之前，类似工艺在欧美已经取得了成熟的工程应用经验。波兰Jelenia GoraWWTP 1998年就已经采用了一个非常类似的工艺构型（见图7）。比较两者，十多年后我们国内申请的多点进水专利似乎并无原理性实质性创新。

图7 波兰Jelenia Gora污水厂1998采用的step-feed生物池工艺

再欣赏一副堪称美术与数学完美结合的大师级作品，国内某大型市政设计院X申请的多级厌氧缺氧好氧活性污泥法发明专利（见图8）（2012年1月申请），乍一看以为是数学建模里面的无限迭代模型，仔细看原是污水厂生物池工艺流程，要是真的按照这个模式设计运行，估摸搞运行的人要是碰到这样的厂子，肯定要哭了，晕死！污水厂一个A²O就没运行明白，这么多级A²O，进行串联，至一般是3-4级吧，这么多缺氧向下一级厌氧区的“内回流”，是不是能搞死运行人员？进水量发生变化时，我们的内回流比例也应该对应调整啊，那么实践中如何调整？才能达到最优工况？

图8 发明专利：某市政院提出的“多级厌氧缺氧好氧活性污泥法”

多点进水工艺不但受到国内大设计院的追捧、研究和关注，而且科研机构的研究和开发也是不示弱的！国内某大学教授申请的一种“多级厌氧缺氧循环活性污泥工艺”（申请时间2011年5月）见图9，且有多个市政污水厂应用，不过，亲，你对比研究一下，跟图2所示工艺构型，差别大吗？有所区别的就是该发明在二沉池之前分配了少量的进水。这种专利技术算不算实质性创新？

图9 某大学发明专利：一种多级厌氧缺氧循环活性污泥工艺

亲，看完以上国内大设计院和教授们开发的step-feed或者多级A/O专利，估计你或许早已眼花缭乱了。我们国内著名的市政设计院，要是没有一个多级A/O或者分点进水专利似乎就“技术落伍”了；要是没有设计运行一个step-feed案例似乎就“跟不上形势”了！

无法否认的现实，主流生物除磷脱氮工艺没有我们原创性自主发明的，对主流工艺的革新我们是在模仿中微调，对比欧美的运行step-feed案例，和大概10多年后我们国内所开发的上述几个发明专利，你有何感受？试问专家同行，我们的研究机构和设计院，做了哪方面的本质上的技术革新？

三、反思

上文只是以step-feed工艺为例，我们看到，在常规主流处理工艺领域，我们走的是效仿和被动的跟踪路径，这种背景和基础条件下，中国污水处理从技术层面这是很难领先的

那么，我们在污水处理的革新工艺方面取得哪些自主知识产权或者本质上的原创工艺？我们革新污水处理技术的开发和应用，在世界范围内，处于什么水平？最近大家讨论比较多的可持续污水处理工艺，哪一个是我们主导发明的？

• 短程硝化反硝化？

• 好氧颗粒污泥法？

• 厌氧氨氧化？主流？侧流？
  
  
  
  
  

图10 革新的污水处理技术（厌氧氨氧化/颗粒污泥）

这种基础上，我们有信心，在不算遥远的未来，中国污水处理能开始领先世界吗？在革新技术开发？还是革新技术的集成应用？还是在运行优化控制系统？但是我们国内污水处理总要有领先的地方吧？笔者思考，比较现实的情况是，我们可以在技术理念和出水标准方面领先世界。可惜的是，中国污水处理症结问题，恰恰不是技术和标准问题。

我们国家巨大的水专项投入，或许不久的将来，一定会催产出一批国际一流、引领世界水处理技术发展的原创性成果，否则情何以堪！届时，亲们，等着吧，中国污水处理引领世界的局面也或许真的开始了！

亲们，跟踪与效仿是我们不变的基因，但是我们看到了曙光！2014，中国新概念污水厂“已经吹响了中国污水处理开始迈向世界领先的号角！伴随着轰隆隆的战鼓，但黎明之前，我们还将继续在模仿与复制、憧憬与幻想复合交织、铿锵有力的聒噪声中踏歌远行！