活性污泥系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)于1914年（Ardern和Locket），它的原理是用微生物來(lái)協(xié)助處理污水。去年大家通過(guò)不同方式來(lái)紀(jì)念它的百年慶典，因?yàn)樗谐浞掷碛杀灰曌魑鬯幚須v史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如今的基建設(shè)計(jì)很大程度上依然歸功于當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的基本理論。

　　

　　尤其在1970年到2000年期間，受出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高的影響，污水處理得到了迅速的發(fā)展。大批具有獨(dú)創(chuàng)性的不同系統(tǒng)相繼涌現(xiàn)，讓我們能夠整合不同工藝實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。

　　

　　在那三十年間，大批資金投入到污水處理中以滿(mǎn)足出水標(biāo)準(zhǔn)的要求（和農(nóng)業(yè)部門(mén)的減排工作相結(jié)合），使得大部分河流的水質(zhì)得到了顯著改善。

　　

　　活性污泥的缺點(diǎn)

　　

　　然而，活性污泥存在一些缺點(diǎn)。那些熟悉污水處理的人，在飛機(jī)上就能馬上通過(guò)許多個(gè)圓形的黑色二沉池認(rèn)出一座污水廠。占地大，這是一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。另一個(gè)大問(wèn)題是長(zhǎng)期以來(lái)那些不受歡迎的絲狀菌的存在。這些絲狀菌影響了活性污泥的沉降性（荷蘭語(yǔ)里因此也被稱(chēng)作“輕泥”，即膨脹污泥）。我們與此展開(kāi)了一場(chǎng)斗爭(zhēng)，并自認(rèn)為成功地把這個(gè)不受歡迎的入侵者拒之門(mén)外，消除了活性污泥法的一次危機(jī)，但卻不知道這些絲狀菌可以成為生產(chǎn)原材料的有用成分，例如用于生產(chǎn)生物柴油的脂質(zhì)的儲(chǔ)存。

　　

　　與此同時(shí)，用于曝氣的巨大能耗是另外一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)引進(jìn)更高效的曝氣系統(tǒng)和先進(jìn)的自控設(shè)備能顯著地降低這一部分的能耗。但要想使活性污泥處理系統(tǒng)獲得A級(jí)的能量標(biāo)簽，我們還需要通過(guò)新的生物工藝技術(shù)獲得突破。

　　

　　活性污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生大量的污泥。這個(gè)聽(tīng)起來(lái)有用的產(chǎn)品在我們荷蘭主要被當(dāng)做垃圾來(lái)處理。如今我們對(duì)它的能量含量有了更深的認(rèn)識(shí)。在很短的時(shí)間內(nèi)涌現(xiàn)了許多可以?xún)?yōu)化污泥消化工藝的新技術(shù)。高溫消化和各類(lèi)型的高溫?zé)崴庖呀?jīng)迫不及待地快速投入實(shí)踐。突然間大環(huán)境看起來(lái)容不得我們?cè)儆袝r(shí)間去通過(guò)一些示范項(xiàng)目去獲取經(jīng)驗(yàn)了。

　　

　　不同的視角

　　

　　污水處理持續(xù)地展示出它是一個(gè)不斷創(chuàng)新的試驗(yàn)沃土。過(guò)去50年的大部分重大創(chuàng)新都源于對(duì)那些能夠凈化污水的微生物的科學(xué)馴化的研究。

　　

　　通過(guò)生物方法從污水中回收磷依舊是個(gè)很好的例子。通過(guò)厭氧、缺氧和好氧條件的變換，所有生物處理工藝能整合在一起實(shí)現(xiàn)出色的出水水質(zhì)。生物除磷不僅大大降低了化學(xué)藥劑的使用量，而且能讓污水廠的磷回收變得更加有效率。

　　

　　我們注意到許多水委會(huì)正把可持續(xù)發(fā)展作為管理目標(biāo)來(lái)實(shí)踐生物除磷，這是一件喜人的事。但是一間污水廠僅僅通過(guò)這種方式并不能實(shí)現(xiàn)磷的完全閉合的循環(huán)回收。如果我們想達(dá)到100%的回收率，就必須對(duì)污泥做最終的處理。對(duì)污泥焚燒產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行處理的分布計(jì)劃已經(jīng)出爐，但這個(gè)挑戰(zhàn)不該是面向包括污泥干化和污泥生物堆肥等所有終端處理者的嗎?

　　

　　在脫氮方面我們也看到了不同的創(chuàng)新。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種短途形式，它能把氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴奈鬯腥コ�。而最大的突破莫過(guò)于成功發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)了能夠?qū)崿F(xiàn)厭氧氨氧化的Anammox®菌了。通過(guò)這項(xiàng)工藝，能使用于脫氮的曝氣能耗減少50%，而且無(wú)需外加碳源。在全球范圍內(nèi)雖然厭氧氨氧化已有若干不同的實(shí)現(xiàn)工藝，但荷蘭依然在這個(gè)市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

　　

　　值得注意的是，在經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展之后，它依舊是一項(xiàng)主要應(yīng)用于厭氧發(fā)酵后的污泥消化液的專(zhuān)用技術(shù)。目前鹿特丹Dokhaven污水廠和Velsen公司正共同努力把Anammox®工藝引進(jìn)到活性污泥系統(tǒng)的主流應(yīng)用中來(lái)。這也令使原本快被人遺忘的AB工藝的污水廠搖身一變,成為重新引起業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

 

　　不可否認(rèn)的是，荷蘭新處理技術(shù)的研發(fā)又一次占據(jù)了先機(jī)。在基于絮狀污泥的活性污泥法百年應(yīng)用后，顆粒污泥的工程案例在國(guó)際范圍內(nèi)穩(wěn)健上升，一個(gè)新的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

　　

　　通過(guò)水委會(huì)、大學(xué)和公司間的合作，Nereda®成功打入了市場(chǎng)。這是一次生物工藝和反應(yīng)器設(shè)計(jì)的結(jié)合典范。顆粒污泥無(wú)須二沉池，最終縮短了工藝鏈。最新的數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)顯示它能節(jié)省75%的占地和40%的能耗，同時(shí)無(wú)須添加化學(xué)藥劑，并能實(shí)現(xiàn)出色的出水水質(zhì)。值得一提的是顆粒污泥富含15%~20%的海藻酸（Alginate）這種多糖。目前有關(guān)從顆粒污泥里提取海藻酸的研究正在進(jìn)行中，因?yàn)樗軌虺蔀橐粋�(gè)有價(jià)值的原材料，用于造紙等行業(yè)。Nereda開(kāi)創(chuàng)了污水處理的新時(shí)代。

　　

　　充滿(mǎn)價(jià)值的污水處理

　　

　　在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，創(chuàng)新的推動(dòng)力主要來(lái)自更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化現(xiàn)有工藝的意愿。不過(guò)現(xiàn)在有了一個(gè)重要的新的驅(qū)動(dòng)力——自19世紀(jì)的Liernur提出了真空污水收集系統(tǒng)后，污水重新被視作許多原材料的資源中心。能源、磷和水已經(jīng)作為潛在原料為人們所熟知。那么之前提及的污泥又如何呢？它曾經(jīng)是優(yōu)質(zhì)的肥料和土壤結(jié)構(gòu)改良劑。一份最近的研究（STOWA，2014）仔細(xì)謹(jǐn)慎地提出了恢復(fù)污泥回用合法化的可能性建議。在這方面歐洲其他國(guó)家的規(guī)定沒(méi)荷蘭來(lái)得嚴(yán)格。

　　

　　如今我們?cè)絹?lái)越多談?wù)搹奈鬯蝎@取纖維素、海藻素、聚羥基烷酯(PHA)、脂質(zhì)、二氧化碳和胡敏酸的可能性。毫不夸張地說(shuō)，這就是一個(gè)新的游樂(lè)場(chǎng)，在這里科研機(jī)構(gòu)、水委會(huì)和企業(yè)分享共同利益，它們的合作變得更加迫切和重要。

　　

　　僅限于環(huán)保領(lǐng)域來(lái)組織這個(gè)金三角模式已經(jīng)不足以實(shí)現(xiàn)未來(lái)的雄偉抱負(fù)了。因?yàn)楹献髂Ｊ揭呀?jīng)變得更加復(fù)雜，在合作中我們必須超過(guò)不同部門(mén)間的界限。而且我們跟過(guò)去相比，要對(duì)生產(chǎn)鏈有更深刻的認(rèn)識(shí)。我們需要持續(xù)不斷地提出正確的問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)，而一個(gè)經(jīng)常被提到且將繼續(xù)被提到的敏感問(wèn)題是：讓污水作為我們新的原材料起源點(diǎn)的難度究竟在哪？

　　

　　再用磷來(lái)作例子。每天我們都反復(fù)說(shuō)著全球磷儲(chǔ)備很快將消耗殆盡的事情，令人擔(dān)憂(yōu)。但其實(shí)我們?cè)谏鲜兰o(jì)80年代就知道以磷酸鈣或者鳥(niǎo)糞石的形式從污水中回收磷是很容易的事情。我們也知道在歐洲范圍內(nèi)15％的進(jìn)口磷可以被污水中的磷替代。盡管回收技術(shù)在近年不斷進(jìn)步發(fā)展，其真正實(shí)踐的步伐卻依然緩慢。我們沒(méi)法理清個(gè)中的真正緣由，因?yàn)樯婕暗牟块T(mén)機(jī)構(gòu)非常復(fù)雜。但準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)，從污水廠回收的鳥(niǎo)糞石不是一種產(chǎn)品，而只是一種低價(jià)值的原材料。

　　

　　實(shí)際上所有從污水中提出的潛在原材料都面臨這個(gè)問(wèn)題。只有進(jìn)一步的加工才能生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足使用者的需求，而目前生產(chǎn)者和使用者之間的溝通聯(lián)系幾乎是完全缺失的。一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于公共領(lǐng)域和私營(yíng)領(lǐng)域在變廢為寶的生產(chǎn)鏈上，前者該止于何處，后者該接于何處。這個(gè)產(chǎn)品需要在經(jīng)濟(jì)上有足夠的吸引力，才能使得私營(yíng)企業(yè)家自發(fā)地挨家挨戶(hù)地去收集垃圾，而后變作他們的原材料——換句話(huà)說(shuō)，就是要做換上新衣的垃圾收集工。

　　

　　確切的一點(diǎn)是：我們正共同邁向一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代。通向未來(lái)污水廠的道路不僅充滿(mǎn)挑戰(zhàn)，也是十分艱辛的。這條路需要我們真正地一起走下去。每個(gè)人都需要用他自己的專(zhuān)長(zhǎng)和興趣去壯大這個(gè)團(tuán)隊(duì)。同時(shí)在前進(jìn)的路上我們可以共同決定是否需要改變方向，或者需要新伙伴的加入。關(guān)鍵的是我們一起分享所有的觀點(diǎn)而不是僅僅從自己的觀點(diǎn)看問(wèn)題。讓我們一起通向創(chuàng)新和有價(jià)值的未來(lái)。

　　

　　結(jié)語(yǔ)

　　

　　我們污水處理系統(tǒng)的最初目標(biāo)是通過(guò)對(duì)人類(lèi)排泄物安全的處置處理來(lái)保護(hù)公眾健康。隨著時(shí)間的推移，通過(guò)去除有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物的方式來(lái)保護(hù)地表水質(zhì)的要求也加了進(jìn)來(lái)。這些目標(biāo)要求都會(huì)在將來(lái)得以保留。

　　

　　2010年后增添了一個(gè)宏偉目標(biāo)，懷著實(shí)現(xiàn)污水處理廠可持續(xù)發(fā)展的愿景，整個(gè)業(yè)界達(dá)成的全新的共識(shí)：我們的污水是一種富含各種原材料的有價(jià)值的資源。這個(gè)宏愿目前是發(fā)展未來(lái)污水廠的主要推動(dòng)力。雖然我們的眼光面向未來(lái)，但也不能忘記回顧過(guò)去和理清眼下前進(jìn)的方向。如果我們能保持專(zhuān)注，美好的未來(lái)值得期待。

 

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