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協(xié)助處理污水。去年大家通過不同方式來紀念它的百年慶典，因為它有充分理由被視作污水處理歷史的一個轉(zhuǎn)折點。如今的基建設(shè)計很大程度上依然歸功于當時發(fā)現(xiàn)的基本理論。

　　

　　尤其在1970年到2000年期間，受出水標準進一步提高的影響，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足出水標準的要求（和農(nóng)業(yè)部門的減排工作相結(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

　　

　　然而，活性污泥存在一些缺點。那些熟悉污水處理的人，在飛機上就能馬上通過許多個圓形的黑色二沉池認出一座污水廠。占地大，這是一個明顯的缺點。另一個大問題是長期以來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（荷蘭語里因此也被稱作“輕泥”，即膨脹污泥）。我們與此展開了一場斗爭，并自認為成功地把這個不受歡迎的入侵者拒之門外，消除了活性污泥法的一次危機，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)的儲存。

　　

　　與此同時，用于曝氣的巨大能耗是另外一個問題。通過引進更高效的曝氣系統(tǒng)和先進的自控設(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級的能量標簽，我們還需要通過新的生物工藝技術(shù)獲得突破。

　　

　　活性污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生大量的污泥。這個聽起來有用的產(chǎn)品在我們荷蘭主要被當做垃圾來處理。如今我們對它的能量含量有了更深的認識。在很短的時間內(nèi)涌現(xiàn)了許多可以優(yōu)化污泥消化工藝的新技術(shù)。高溫消化和各類型的高溫熱水解已經(jīng)迫不及待地快速投入實踐。突然間大環(huán)境看起來容不得我們再有時間去通過一些示范項目去獲取經(jīng)驗了。

　　

　　不同的視角

　　

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

　　

　　通過生物方法從污水中回收磷依舊是個很好的例子。通過厭氧、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現(xiàn)出色的出水水質(zhì)。生物除磷不僅大大降低了化學藥劑的使用量，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正把可持續(xù)發(fā)展作為管理目標來實踐生物除磷，這是一件喜人的事。但是一間污水廠僅僅通過這種方式并不能實現(xiàn)磷的完全閉合的循環(huán)回收。如果我們想達到100%的回收率，就必須對污泥做最終的處理。對污泥焚燒產(chǎn)生的灰渣進行處理的分布計劃已經(jīng)出爐，但這個挑戰(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)化為氮氣從污水中去除。而最大的突破莫過于成功發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)了能夠?qū)崿F(xiàn)厭氧氨氧化的Anammox®菌了。通過這項工藝，能使用于脫氮的曝氣能耗減少50%，而且無需外加碳源。在全球范圍內(nèi)雖然厭氧氨氧化已有若干不同的實現(xiàn)工藝，但荷蘭依然在這個市場占據(jù)領(lǐng)導地位。

　　

　　值得注意的是，在經(jīng)過十年的發(fā)展之后，它依舊是一項主要應(yīng)用于厭氧發(fā)酵后的污泥消化液的專用技術(shù)。目前鹿特丹Dokhaven污水廠和Velsen公司正共同努力把Anammox®工藝引進到活性污泥系統(tǒng)的主流應(yīng)用中來。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。

 

　　不可否認的是，荷蘭新處理技術(shù)的研發(fā)又一次占據(jù)了先機。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際范圍內(nèi)穩(wěn)健上升，一個新的時代已經(jīng)到來。

　　

　　通過水委會、大學和公司間的合作，Nereda®成功打入了市場。這是一次生物工藝和反應(yīng)器設(shè)計的結(jié)合典范。顆粒污泥無須二沉池，最終縮短了工藝鏈。最新的數(shù)據(jù)經(jīng)驗顯示它能節(jié)省75%的占地和40%的能耗，同時無須添加化學藥劑，并能實現(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行中，因為它能夠成為一個有價值的原材料，用于造紙等行業(yè)。Nereda開創(chuàng)了污水處理的新時代。

　　

　　充滿價值的污水處理

　　

　　在過去很長的一段時間里，創(chuàng)新的推動力主要來自更嚴格的標準和優(yōu)化現(xiàn)有工藝的意愿。不過現(xiàn)在有了一個重要的新的驅(qū)動力——自19世紀的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）仔細謹慎地提出了恢復污泥回用合法化的可能性建議。在這方面歐洲其他國家的規(guī)定沒荷蘭來得嚴格。

　　

　　如今我們越來越多談?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，這就是一個新的游樂場，在這里科研機構(gòu)、水委會和企業(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)域來組織這個金三角模式已經(jīng)不足以實現(xiàn)未來的雄偉抱負了。因為合作模式已經(jīng)變得更加復雜，在合作中我們必須超過不同部門間的界限。而且我們跟過去相比，要對生產(chǎn)鏈有更深刻的認識。我們需要持續(xù)不斷地提出正確的問題來實現(xiàn)我們的目標，而一個經(jīng)常被提到且將繼續(xù)被提到的敏感問題是：讓污水作為我們新的原材料起源點的難度究竟在哪？

　　

　　再用磷來作例子。每天我們都反復說著全球磷儲備很快將消耗殆盡的事情，令人擔憂。但其實我們在上世紀80年代就知道以磷酸鈣或者鳥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)在近年不斷進步發(fā)展，其真正實踐的步伐卻依然緩慢。我們沒法理清個中的真正緣由，因為涉及的部門機構(gòu)非常復雜。但準確點說，從污水廠回收的鳥糞石不是一種產(chǎn)品，而只是一種低價值的原材料。

　　

　　實際上所有從污水中提出的潛在原材料都面臨這個問題。只有進一步的加工才能生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品來滿足使用者的需求，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。一個需要解決的關(guān)鍵問題在于公共領(lǐng)域和私營領(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。這個產(chǎn)品需要在經(jīng)濟上有足夠的吸引力，才能使得私營企業(yè)家自發(fā)地挨家挨戶地去收集垃圾，而后變作他們的原材料——換句話說，就是要做換上新衣的垃圾收集工。

　　

　　確切的一點是：我們正共同邁向一個激動人心的時代。通向未來污水廠的道路不僅充滿挑戰(zhàn)，也是十分艱辛的。這條路需要我們真正地一起走下去。每個人都需要用他自己的專長和興趣去壯大這個團隊。同時在前進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而不是僅僅從自己的觀點看問題。讓我們一起通向創(chuàng)新和有價值的未來。

　　

　　結(jié)語

　　

　　我們污水處理系統(tǒng)的最初目標是通過對人類排泄物安全的處置處理來保護公眾健康。隨著時間的推移，通過去除有機物和營養(yǎng)物的方式來保護地表水質(zhì)的要求也加了進來。這些目標要求都會在將來得以保留。

　　

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

 

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