政务：北京科协 2026-05-07 15:40
水是人类赖以生存和发展的重要资源。保护水资源，污水处理是重要一环。
前不久，在中国城镇供水排水协会2026年会综合大会上，中国工程院院士彭永臻带来了污水处理新成果——AOA技术的新进展：在中试研究中，北京高碑店污水厂结果显示，当温度低至14.3℃时，出水连续33天总氮低于3.8mg-N/L（毫克氮每升），平均为2.7mg-N/L。在无需外加碳源、节约运行能耗的基础上，这一数值优于城镇污水一级A类排放标准的80%以上，实现了极限、深度脱氮。
“这说明AOA技术在中低温环境下具有较强韧性。”彭永臻说。
什么是AOA技术？这项技术给污水处理行业带来哪些改变？如何推动新技术工程化落地？就此，科技日报记者专访了彭永臻。
啃下高效脱氮除磷硬骨头
记者：人们生活中每天都会产生污水，但却对污水处理知之甚少。污水处理技术的发展历史是怎样的？
彭永臻：无论是古代还是现代，经过人们使用，被食物、排泄物等污染的水，都属于生活污水（城市污水）。在古代，人们没有处理手段，往往是将其直接排入河流。但水具有自净能力，通过物理沉淀、生物代谢等方式，可以在流动过程中得到净化。
然而，随着社会工业化、城市化程度的不断加深，人类对水体的污染愈发严重，仅仅依靠自净无法满足水体净化需求，城市污水处理技术应运而生。1914年，英国工程师在曼彻斯特提出了“活性污泥”法，这被认为是生物法处理污水的开端。进入20世纪后，各国科学家先后提出了氧化沟、“厌氧—缺氧—好氧”（Anaerobic—Anoxic—Oxic，简称AAO）技术、间歇式活性污泥法等城市污水处理技术。
记者：现在污水处理要经过哪些步骤？
彭永臻：第一步是初级处理，也叫物理处理，是通过沉淀、隔栅等方式，去除砂石等大块沉淀物及悬浮物。第二步也是最重要的一步——生物处理，即微生物处理。微生物在生长、增殖过程中会代谢水中的有机物和氮、磷物质，加速这些污染物的转化与净化。这一步的目的是去除污水中的有机物，完成脱氮除磷。完成生物处理后的污水会进入二次沉淀池，城市污水处理厂通过沉淀、消毒等手段，进一步净化污水，从而达到排放标准，进而实现再利用。
目前，脱氮除磷是污水处理中的重点，其高效处理也是难点。相比于大多数有机物，氮、磷更难被微生物快速转化与去除，因此，如果将处理不完善的污水排到湖泊、水库、海湾等缓流水域中，就会造成以藻类异常繁殖为标志的水体富营养化，污染生态环境，影响百姓健康。
成本控制也很关键。我们的目标不仅是把氮、磷去除得更加彻底，使处理过程更加高效，还要考虑节能降耗，实现成本最优化。因此，脱氮除磷是城市污水处理当中最难啃的一块硬骨头。
记者：为了啃下这块硬骨头，您带领团队开发了AOA技术。能简单介绍一下吗？
彭永臻：AOA技术的全称为“厌氧—好氧—缺氧”（Anaerobic—Oxic—Anoxic）技术。这种技术同样是用微生物来净化污水，但我们在微生物种类、反应路径、工艺流程上实现了革新。
记者：相较于AAO，这项技术有什么优势？
彭永臻：它能用更短的时间、更低的能耗、更简洁的流程，实现更高效的脱氮除磷。
相比于过去的AAO技术，AOA技术虽然看似只是流程工序的变化，但背后对应着一套新的脱氮除磷模式。比如，AOA工艺把缺氧段后置，反硝化细菌可在碳源充足的条件下，实现理论上接近100%的氮去除效果；缺氧段后置的设计，也使大量硝化微生物液无需回流，大大节省了回流所使用的能耗。此外，污水在大量耗能的好氧区域的停留时间大大缩短。因此，相比当前脱氮除磷领域传统的技术路线（AAO技术等），AOA技术的工艺更为简洁，能耗与物耗大幅度降低，适宜实际应用。
数据显示，相比于AAO工艺，AOA技术可降低15%—25%的电耗成本和15%—30%的污泥处理处置成本，且无需投入碳源。常见的中大型城市污水处理厂每天处理30万立方米城市污水，按照这一标准测算，采用AOA工艺每年可节约运行成本超千万元。
记者：几十年来，您见证了我国污水处理技术的发展历程。
彭永臻：这也让我感触颇多。记得1990年左右，我在哈尔滨工业大学任教。两个日本专家到访，说要看看松花江，其实他们就是来考察污水处理情况。到了江边，我们眼见脏臭的黑水从粗大的排水管道涌出，直接灌入松花江，两位日本专家惊讶不已。当时我心里特别不是滋味，就下定决心，一定要为改变我国污水处理现状贡献力量，还江河山川以清水碧波。上世纪90年代，我国在北京高碑店建起了第一座污水处理厂。从这之后，我国污水处理事业飞速发展。如今，我国的污水处理能力、技术水平已位居世界前列。
推动技术从实验室走向处理厂
记者：目前AOA技术已在哪些城市落地？
彭永臻：2019年，北京工业大学与北控水务集团联合建立了国内外首套AOA中试系统。2021年建成了污水处理设计规模为每天3万立方米的AOA城市污水处理厂。
全国现在共有20余座新建或改造的污水处理厂采用了AOA工艺，它们位于我国北京、广东、广西、贵州、浙江、江苏、山东、河南等地。
记者：这一技术在污水处理实践中成效怎么样？
彭永臻：数据不会骗人，在不同地区，针对不同水质水量的污水，AOA工艺都取得了良好的氮磷去除效果。
深圳是我印象非常深刻的一个案例。2022年，我们先尝试建设了日处理量为22.5万立方米的深圳福永水质净化厂，以AOA运行模式调试完成后，净化厂的运行性能非常稳定，这给了我们极大的信心。
同时，我们首次将短程反硝化耦合厌氧氨氧化新技术引入其中，进一步提升了深圳福永水质净化厂的处理效果，其平均出水总氮浓度稳定在每升5.0毫克以下。相关新技术分别在2022年和2023年入选了中国科协“科创中国”先导技术榜（绿色低碳领域）与科技部《国家绿色低碳先进技术成果目录》（水污染治理领域）。2025年12月，由北京工业大学作为唯一完成单位的“城市污水短程反硝化与厌氧氨氧化深度脱氮”项目获得北京市自然科学奖一等奖，这也是该年度环境领域唯一的自然科学奖一等奖。
深圳福永水质净化厂成功应用AOA新技术后，在2024年和2025年，我们又分别在污水日处理量均为30万立方米的深圳滨河水质净化厂、深圳福田水质净化厂应用了AOA新技术。完成运行调试后，两个净水厂大部分时期出水总氮浓度小于每升2.0毫克。这样优异的净水效果，以我从事脱氮除磷工作40多年的经验看，都是首屈一指。这也意味着，仅在深圳一个城市，AOA技术每天可以使82.5万立方米的城市污水得到高效、深度的净化。
记者：新技术的落地应用顺利吗？
彭永臻：其实最开始AOA技术是不被业界认可的，有人看到我们把“O”放中间，就觉得只是简单地把处理工序换个位置，因此我们受到了非常多的质疑，技术推广过程也是困难重重。在深圳推广的时候，当地污水处理相关负责人虽然很重视新技术应用，但也不敢直接“拍板”，怕新技术有各种各样的问题。但我对技术非常有把握，所以告诉他们，如果落地过程中有任何问题，我都负责到底。为了增强他们的信心，我还带着他们去几个已建成应用的试点参观。他们初步觉得可行后，又在当地开展中试。取得了不错的中试效果后，他们才落地了这项技术。
记者：下一步您准备怎么优化AOA技术？
彭永臻：AOA技术在进一步推广的过程中，还有一些问题需要解决。比如，各地污水类型不尽相同，有的地方工业污水在城市污水中占比高，有的工业污水成分特殊。对于不同的污水，AOA技术如何实现高效率低成本净水，还需要进一步在实践中检验并不断优化。
此外，我国南北方气温差异显著，在北方低温条件下，AOA技术能否经受住考验，也是技术规模化推广要过的重要一关。俗话说，是骡子是马拉出来遛遛。2026年初，我们在北京定福庄污水厂应用了AOA新技术，在北方低温条件下，其表现出极强的韧性，出水总氮稳定在每升3.0毫克左右。同时，我们已在北京高碑店污水处理厂开展了为期两年多的中试，为后续在我国北方的广泛应用提供参考。我相信，AOA技术一定会在实际落地中不断沉淀优化，愈炼愈强。
记者：在AOA技术推广过程中，您一定积累了不少成果转化的经验。
彭永臻：经过多年实践，我总结了两条经验。一是进行扎实的基础研究，二是充分开展前期的小型与中型试验。只有技术理论扎实，工程应用效果可靠，我们才更有底气去推动成果转化。
我们团队特别重视开展基础研究。虽然污水处理是工程技术类专业，但其开展创新、实践的基础，仍是基础理论，比如微生物学研究、控制理论研究等。我们常说“基础不牢，地动山摇”，就是说要夯实理论基础，成果才更有可能进入到小试、中试环节。可以说，我们既重视“从1到10”的工程创新，也重视“从0到1”的基础创新。
中试环节是成果迈向生产线的关键一步。不过需要注意的是，在成果转化过程中，即使小试、中试效果都不错，在实际生产中也可能遇到其他问题，这就需要科研人员实时深入生产一线，根据生产问题实时调整。
污水处理行业前景广阔
记者：您是如何进入污水处理行业的？
彭永臻：最开始，选择这个方向是我的“无奈之举”。1973年，我作为知青在原黑龙江生产建设兵团接受锻炼。经过推荐和考试，我成为了一名工农兵学员。面对来之不易的学习机会，我非常珍惜，可以说只要能上大学，什么专业我都愿意学。
所以，当我被录取到由哈尔滨工业大学分离出来的哈尔滨建筑工程学院的给水排水工程专业时，虽然对专业了解不多，也欣然接受。入校学习后，我才发现这个专业挺好，老百姓的生活离不开水，污水处理与民生息息相关。因此越学越有兴趣，一直到今天。
记者：您曾经提到，当前我国城市污水厂的污水处理总量，已经大于城市污水的排放量。
彭永臻：是的，但这绝不意味着我国的污水已经被全部处理了。事实上，这反而反映了我国污水处理面临的一个重要问题。
虽然城市污水处理能力已经是污水量的1.4倍，但我国城市污水管道“跑冒滴漏”现象依然比较严重，造成一部分污水没有进入污水处理厂，而是直接渗入地下水、污染河水。因此我国污水处理还有大量“潜在工作”，这也意味着污水处理技术创新不能止步，污水处理厂建设也需要继续推进，污水处理领域人才培养要继续加强。
而且，污水脱氮除磷领域还有很多待解决的问题。现在城市污水处理的费用还是非常高，整个系统节能降耗减碳的空间还非常大。
记者：有观点认为污水相关专业是“天坑”专业，您怎么看？
彭永臻：我不同意这种观点。从社会需求上看，近年来，我国持续推动生态文明建设。我国第二部以“法典”命名的法律——生态环境法典将于今年8月施行，它针对水污染防治进行了多方面规定。随着我国生态保护工作持续深化，社会对污水处理人才的需求将不断扩大，行业对于高素质人才的需求将愈发迫切。
我在工作中也深切体会到了这一点。在和各地水处理机构沟通的过程中，我发现他们对新技术展现出迫切的需求，急需相关专业人才支撑新技术落地应用，推动行业转型升级、提质增效。因此我认为，随着新技术的不断推广，污水处理行业的发展空间将持续拓宽，前景将愈发广阔。
来源：科技日报
