近日，烟台辛安河污水厂呈现主流“厌氧氨氧化”现象，相干单元陆续发布了研究功效。此中“脱氮进献25%”的表示很是亮眼，跨越了2021年国度重点专项中的查核方针(20%），也跨越了红极一时“西安四污”的指标(约15%)。

出现产生在有组织的整合以后。

“灵光乍现”多是假表象，“几回再三偶尔、类似个例”背后的渐进路径和系统逻辑储藏着立异创意的真正归因。

奥地利Strass、新加坡樟宜、西安四污、烟台辛安河四个主流厌氧氨氧化案例之间，存在着十分附近的偶尔性、布局化和系统特点。

本文以“辛安河案例”为引线，梳理“厌氧氨氧化手艺”的成长近况，测验考试在其还没有成型的汗青中思虑立异的“倾覆式”，包罗——

科学理论层：偶尔与必定

工艺手艺层：布局与范式

工程利用层：系统与效力

目次：

01厌氧氨氧化——发源、定名与成长（科学理论：偶尔与必定）

02主流化之辩与变（工艺手艺：布局与范式）

03效力时期的集效形态（工程利用：系统与效力）

04结语：立异的“倾覆式”

01厌氧氨氧化——发源、定名与成长科学理论：偶尔与必定

多年今后，当我发号“余电并网运行”的指令时，将会经常忆起2018年“红菌之争”争鸣激荡的午后。

在环保范畴摸索“倾覆”是一件不服凡的事。

这是一个以结尾治理、利用学科、本钱中间为布景素材的“新兴传统”行业，理论横贯串插、立异刚强绵长，来到“生态文明、高质量成长”的二十一世纪，科技支持还是百年活性污泥和世纪双膜法。

要辩证熟悉“倾覆”，不成激进、不克不及困守。不激进为避免手艺预期通胀和风险突变，不困守在在这“以能耗换达标、用占地换本钱”的耗散布局和范式实在到了不破不立的关隘。

厌氧氨氧化是公认最具“倾覆性可能”的构思之一，对其表不雅现象——无氧前提下氨氮的年夜范围消逝——基在热力学道理的料想最早见报在1977年，可以视为本文立异简史的出发点。

年夜约十年以后，厌氧氨氧化作为微生物和作为环保的课题几近同时启步。当时，工程师Arnolder Mulder在偶尔当中存眷到脱硫厌氧池中的“氮损”纪律，随即找到Delft年夜学的Gijs Kuenen着手此中机理的摸索；Kuenen传授也是偶尔当中，对以上说起“Two kinds of lithotrophs missing in the nature”的现象和论点别有记忆，自此开启了他青史留名的研学生活生计。

(工程师+科学家)×偶尔，何等完善的故事序章。

1989年，Mulder申请了该范畴第一个专利，并正式以“厌氧氨氧化”为其定名；1997年，Kuenen团队发布节点性功效，初步构成其“代谢路子”的布局性熟悉；2002年，Mark van Loosdrecht鞭策在鹿特丹Dokhaven污水厂成立了第一个示范工程；2010年，Kartal、Kuenen、Mark联袂在《Science》颁发文章，提出该手艺在市政污水主流中利用将使污水厂告竣“净产能”的构思。

“厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation，Anammox)”定名了一类微生物，Mike Jetten团队从基因、细胞、个别和生态系统揭露相干机理，确认了其“浮霉菌”的身份归属，人们因其富有想象力的特点色彩，更习惯称之为“红菌”。

“厌氧氨氧化Anammox”定名了一个现代污水手艺年夜类。凡是而言，“红菌”设计在缺氧反映器中，定名为“厌氧Ana”可能纯洁是为了记念其发源场景；“氨氧化ammox”则较好理解，为反映器氮转化中的一个反映进程。

“倾覆”者，在在其横空斥地的一条捷径。下图以本文主角为视角的氮轮回图，已取得学术界、企业界普遍共鸣。

(图片来自收集)

在传统路径中，若想实现氨氮由污染物到氮气的去除，必需经过“硝化-反硝化”路径，进程中所需要充足(过量)的氧源、碳源、占地、逗留时候等，是污水耗散范式的恶源。

“红菌”则在系统中划出一道花间巷子，荒僻冷僻、高雅。

它以氨氮和亚硝酸盐为底物完成转换，在“适合的特定前提”下，可以削减60%能耗、100%碳源、80%污泥产率、90%碳排放。

但核心也恰在这“适合、特定前提”，只在理论计较或抱负情况下方能求得。“红菌”太懦弱了，恰似赖在襁褓里的婴儿，发展迟缓、又对情况极端敏感，导致“倾覆”了近半个世纪的厌氧氨氧化仍只能算个“构思”。

也是以，其各类工艺手艺的研发都以“生物强化”和“情况调控”为中间路径。

按照“生物强化”的体例和形态，厌氧氨氧化手艺可分为悬浮污泥式、颗粒污泥式、悬浮载体式或复合式。颗粒污泥式的代表是IC反映器情势的ANAMMOX，每一个颗粒都可视作一个自力的工艺系统；悬浮载体式的代表为ANITA MOX和NAUTO，延续了MBBR附载、流化、持留思绪；DEMON工艺则是悬浮污泥与颗粒污泥复合共存的代表，经由过程水力旋流器或筛分装配实现双泥龄。

由“情况调控”入手则可分为限氧、浓氮、高温等分歧前提节制下的多级式、一体式。多级线路将NO2-的生成和不变化在自力反映器中完成，相对后者具有更高的去除负荷，SHARON+、SBR+是代表；一体式则在统一个反映器中经由过程时空效应归并多步结果，启动更快、流程简单，以CANON为代表。

工艺手艺的成长依靠科学理论在底层机理上的鞭策、更需要工程利用位在顶层的牵拉；反过来，中心者又是上、下两层的毗连和布局支持。本文所切磋手艺立异的“倾覆式”，需要深层穿透、进而系统建构。

比拟由“工艺手艺”本层倡议的“粉碎式或延续式”立异，“倾覆式”更多经过“科学理论层”起首启动，基在偶尔摸索未知所必需的理论、模子、思惟、机制等系统东西，相对较难自上而下拿来主义。以Delft年夜学和Kuenen传授为中间的科研工尴尬刁难“偶尔现象”的科学假定、科学证实、科学架构组成了厌氧氨氧化前20年的汗青主线；菌种富集、反映器设计、工程扶植和启动等工艺手艺开辟都要基在其“微生物和代谢路子”的功效。

尔后的20年，工艺手艺层、工程利用层步入主线，划出了蓬勃成长的多条分支，有的在舒适的高氨氮(污泥消化液、发酵废水等)范畴负责广度开辟，有的则另辟门路、追求更具想象力的深度可能。

02主流化之辩与变工艺手艺：布局与范式

有学者统计计较，在全球已实行的厌氧氨氧化项目中，“污泥消化液”占比70%以上，其高氨氮、低COD、中温等工况特点是实际中最自然的“适合、特定前提”，是今朝该手艺市场最成熟的场景。

侧流的单元负荷虽高，却仍只占一个水厂脱氮使命的10-15%，远不足以倡议“倾覆”。更没法告竣我们所构思的范式变化。

厌氧氨氧化的完全“主流化”，意味着污水脱氮将不再需要有机物的介入，连系厌氧手艺的成长，百年来高能耗、高碳排污水处置布局，有但愿完全改变。

奥地利Strass污水厂是这一理念的先行者，它采取AB+DEMON工艺，在主流中实现极限脱氮的同时、年夜量有机物送至侧流做厌氧消化，成为世界第一个实现能量矜持直至能源输出的污水厂；新加坡樟宜再生水厂采取分段进水SFAS生化工艺，强化生物除磷与厌氧氨氧化并存，短污泥龄和适合消融氧同步实现了悬浮游离形态红菌的发展，“节能降耗10%-30%、池容削减10-40%”。

(新加坡樟宜再生水厂SFAS工艺，图片取自收集)

时至本日，还没有合适最好“主流构思”的完全实践，以上案例一是属在“部门主流”、一个则“主流部门”。“西安四污”和“烟台辛安河”一样相去甚远，所分歧者，其“主流实现-常温实现-低氨氮实现”仿佛有可能走出一条更暖和、普适、具有可复制意义的中心路径。

是以，当下工艺手艺层的“主流化”语境，重音应落在这“化”字上，要害使命是确认偶尔现象中的必定布局，构建“部门优先”四梁八柱之夯基，触及“哪一部门、几多部门、何种优先、若何优先”的计谋决议计划，需要在实践中对工艺手艺层作建构、解构、重构。

这也是我所理解“红菌之争”的中间论辩。

据西安四污专家介绍，在出水格网处不能不增添的曝气吹扫办法，使缺氧池构成了0.8-0.4-0.1mg/L的沿程微氧情况，“短程硝化-厌氧氨氧化”PN/A布局因之成为可能。

这里的“微氧”当属一类“宏情况”，可以代言恰其适合的温度、PH、微量元素等工况布局，使一边催化氨氧化菌AOB的半短程亚硝化，一边按捺亚硝酸盐氧化菌NOB和异养反硝化菌DNB的保存或干扰其活性，红菌可以悠然长成。

与之相对应的“微情况”，则经由过程天然引诱或载体吸附使团圆或附着发展。在其生态布局中，会构成梯级分歧的功能菌群和工况情况，从而导向厌氧氨氧化菌与竞争者共生共存的天然选择。

（悬浮载体生物膜微情况机理：图片取自收集）

“红菌之争”另外一真个不雅点即认为：是缺氧区载体的创意性投加使“短程反硝化-厌氧氨氧化”PDN/A在生物膜微情况中实现闭环。

烟台辛安河案例撑持后一种布局。此中“脱氮进献25%”的表示很是亮眼，跨越了2021年国度重点专项中的查核方针(20%），也跨越了“西安四污”的指标(约15%)：“其缺氧池载体中的菌群品貌有1.5%，相当在西安四污的15����ȫվAPP倍，同时，辛安河反映器的填充率是55%、西安四污则是5%；两项叠加，前者的红菌数目相当在后者的100倍之多”。

进一步摸索显示：生物膜中反硝化菌相对品貌为12-25%，特别好氧区所到达的400-500μm厚度，很是有益在同步硝化反硝化的产生，经测算进献率约为13%。则SND+AMX=38%。

思普润“BFM生物集效工艺”的PDN+AMX+SND系统布局，让辛安河污水厂总氮不变在2mg/L以下，同时又节流了0.34元/吨的碳源药剂费。

以下以Dokhaven污水厂为这第二阶段简史的出发点，以辛安河污水厂为新期间的转折，绘制厌氧氨氧化“主流化”的非凡之路——

03效力时期的集效形态工程利用：系统与效力

在环保行业，“30%的效力晋升”是普遍承认的立异评价指标,由于底层科学和工艺手艺的“倾覆”终究都要表现到工程利用的“效力”中，包罗用地、用电、人工、运行本钱等多个维度。

辛安河污水厂“偶尔背后的必定”便发始在“极限占地”的诉求。它的初心是操纵厂区边沿一段极为受限狭长的绿化用地完成扩容，这促利用户走向思普润BFM、又迫使BFM走向极限效力，进而推导生成了抱负形态“集效”。

(烟台辛安河极限效力图示：图片取自思普润宣扬资料)

在2023（第二十一届）水业计谋论坛上，思普润公司开创合股人宋美芹介绍BFM时抛出了一个笔者思考甚久的问题：在污水厂扶植中，100亩地的能力极限是几多？

这是时期之问。

我确信，即使厌氧氨氧化毕竟没法告竣它的完全构思，也必然会在“部门优先”的途中催生其他新工艺出现，去革了那高占地、高耗能、高碳排污水治理耗散传统的命。

效力，是立异的时期奇点。

效力是：在给定前提下、最有用利用资本(能源、地盘等)以知足所设定结果和需要的评价体例。

效力是：尺度、本钱、不变性的系统归集。

污水厂以“效力”为方针，需要集约整合、交叉复合，单一科学理论的冲破、或自力工艺手艺的变化都很难告竣“30%”的方针。

由此再考查辛安河案例所选用的思普润BFM生物集效工艺，其本色是“(生物+材料）×算法”系统整合而出现的生化新品类。

从一个角度阐发，它实现了完全的封锁节制。BFM运行以进出水为独一输入、中心不再有任何人工干扰，缩小时候标准、剔除效力冗余，使反映器“宏情况”连结特定和恒定，做到“灰箱设计、黑箱运行”。

另外一个维度再看，又是充实天然的恍惚节制。基在溶氧、温度、PH、基质等多维因子构建的“白箱模子”，使微生物保存、勾当之“微情况”的生态和稳态成为可能。

亚里士多德说：整体年夜在部门之和。

系统能力、整合能力决议了21世纪“科学理论、工艺手艺、工程利用”的配合走向。这里的“整合”不是粗放叠加的概念，而是把诸多事务有序联系起来、并付与自组织能力的运作，包括了对组分的清算、放置、设置装备摆设、束缚等操作，是立异中的高阶能力。

诸如思普润BFM一类立异穿透和系统整合带来的毫不仅是所谓“切确曝气”细节优化，而在在所付与污水厂的时期变化，使诸如厌氧氨氧化等倾覆性构思一步步踏向实际。

(悬浮载体“红菌”挂膜图片：取自思普润宣扬资料)

04结语：立异的“倾覆式”

在中国环保系统内，“科学理论层”凡是由科研院校自力负责，企业的范畴多在工艺手艺层和工程利用层。两者间的共同其实不抱负，显现为：一边研学无用、一边立异无门。其本色一方面是遍及轻忽了“工艺手艺”的布局化视野，要末偏上、要末倾下，短了其系统性毗连的感化；二则立异系统、立异平台的稀缺致使三层布局的整合未成显效，经常掉落在“偶尔到必定”的途中。

是以，虽然“倾覆”一词不合用在绝年夜大都企业和小我，在此中读取“式”却有很是之需要，是进修、实践“立异穿透和系统整合”的主要路子，我将在后续文中继续睁开。

最后，甚么样的手艺会是效力时期的需要？集约？低碳？智能？产物化？它必然是倾覆式的吗？等候您留言切磋~