原生、起源、進化，百年活性污泥法極簡創新史

時間：2023-12-11 10:40

來源：綠谷工作室

作者：郭永偉

歷史再現，未來尋蹤

12月12日，“我是產品”牽手上海東區污水處理廠(以下簡稱“東區廠”)，我第一次有機會走進自己產業的百年，走近活性污泥法的百年。

“這個曝氣池，我師父他們都叫作臺閣，我也不清楚到底是什么意思，無從考證了，也許是上海話獨有的語音化過來的，每次聽到總能感受到那一代環保人的雅致。”何部長邊走邊給我講述著那些不起眼，卻只有我們環保人才能聽得懂的浪漫。

上海東區污水處理廠，1923年開工建設，1926年通水運營，是中國最早的城市污水廠之一，是經歷革命炮火幸存下來亞洲歷史最悠久的污水廠之一。解放后于50年代、60年代、80年代、90年代經歷五次擴建改造，跨越百年歷程，其工藝流程的完整性和構筑物的完好性在中國乃至亞洲都很罕見，與其同時代早期的污水廠大多由于種種歷史原因已經不復存在了。

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我想“臺閣”可能是融合了租界時期英國人和現代上海人各自浪漫的一個名稱吧。

在曝氣池的東北角，有一個工人辦公休憩的小房間，是與池體共建的三層小樓，高出池體的一層，應該就是“閣”意象的來源，它的造型自然沒有外灘建筑群那么豪華，但帶有更貼近于生活的歷史風味。

東區廠開工建設的1923年，剛好是英國學者Ardern和Lockett通過實驗發明活性污泥工藝之后的第10年，可以合理猜測，我面前的這位“臺閣”，大體就是百年活性污泥法最初發明時的模樣。

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我拉住何部長問東問西、點點滴滴，工藝、池體、管道、設備、儀表，在保存完好但斑駁的遺跡、古物中，尋找100年前活性污泥法的樣子。

這種情感上的紐帶是“我是產品”攜手東區廠的原因之一。而在此之上，二者內容內涵之間的聯系是更值得我們時代環保人延伸思考：

再現歷史，尋蹤未來，在歷史和未來的交匯處，環境產業的創新原生態如何再有突破？

技術博物，產品發布，在技術和產品的交集處，環境產業的進化論，如何構建未來高質量產業生態？

工程時代，產品時代，在工程與產品的交接處，新物種如何破解創新窘境，加速實現產業化？

12月12日，我們將在上海東區污水處理廠奔赴一場歷史與未來的約會，發起一個有關產品化進化論的探索，屆時將由東區廠的見證者給我們講述它的百年過往和變遷。在此前一天，讓我先行一步，到時空中巡游一番，看看活性污泥法還在壯年的一生。

從過去看現在原生態——活性污泥法百年創新史

在我的理解里，“活性污泥”四個字已不能算作一個單元工藝名稱。它是一類“根”技術，在其之上開放的繁茂枝葉，百年后依然占據著污水處理行業的主流地位，面向未來的各類概念工廠也都脫離不了它的滋養。

這項技術的起源，要追溯到一個通過抽水式反應器(即序批式反應器的前身)處理污水得到高質量出水的實驗，研究人員通過觀察分析，認為污泥被“活化”了，于是仿照活性炭的名字，將該工藝命名為“活性污泥”。

某種角度說，世界上只有兩種生化技術。一是生物膜法，最早發明于18世紀90時代(以河床礫石上粘附的生物膜作濾池)，一種就是活性污泥法，以此這實驗作為發明時間，是在1914年。

生物膜法更古老，但在其后的發展中，活性污泥法以其簡單、穩定、易操作、低成本而得到更多青睞，百年里長期扮演著污水技術的中流砥柱，生物膜法則要一直到現代材料、現代制造的發展后，才逐漸回歸主流舞臺。

從東區廠命名為“曝氣池”就可以知道，早期活性污泥工藝的關鍵在于“曝氣”，但在未成熟前，單純依靠曝氣形成的腐敗和物質轉化無法持續，污染物去除的成果無法穩定獲得。

1914年，Ardern和Lockett認識到懸浮顆粒對于反應器穩定的重要性，他們“將污水裝入瓶子中曝氣，花費六周完成硝化過程；隨后將上清液排出，保留污泥繼續加入污水曝氣，硝化作用縮短至三周；繼續重復操作直至消化過程縮短至24小時。”

他們的開創性貢獻，在于將曝氣時形成的污泥持留了下來，而不是排出去，活性污泥工藝由此一個“小”動作而正式誕生。

污水處理中生物法之所以長盛不衰，是因為它以適當的人工干預，模擬了自然凈化的狀態，在保證想要效果的前提下，最經濟、最可持續。活性污泥法的研究和發展，大多都在于這人工干預的方式和程度。

以當下活躍的工藝技術沿著110年追溯，主要有AO系、氧化溝系、SBR系三大路線。

20世紀70年代，為了應對水體富營養化的問題，Barnard在傳統活性污泥法基礎上，將缺氧和好氧反應器完全分隔，污泥回流到缺氧反應器，并添加了內回流裝置，縮短工藝流程而成為就現在的A/O工藝；后來又在A/O的基礎上加入除磷功能，即是現在中國城市污水廠應用最多的A2O工藝。

氧化溝系起源于20世紀50年代荷蘭Pasveer研究所的“帕斯維爾溝”工藝，后來60年代，荷蘭DHV公司開發研制了卡魯塞爾(Carroussel)氧化溝，70年代，美國的Envirex公司投放生產了奧貝爾(Orbal)氧化溝。氧化溝最初用于處理小區污水，后來逐步放大，成為中國城市污水廠另一大主流工藝。

1914年的起源工藝，就是SBR系的雛形，最初采用充-排式邏輯，因操作繁瑣并未獲得重視；70年代，美國的Irvine和澳大利亞Goronszy重新開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產了世界上第一個SBR法污水處理廠。

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編輯：李丹

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