從發(fā)明到推廣到創(chuàng )新迭代，從北歐到中國到反哺世界，從純膜到泥膜到生物集效，本文閱讀污水處理MBBR技術(shù)在中國20年發(fā)展中的“新、變、守”，思考環(huán)保創(chuàng )新如何擺脫囧境、跳脫困局，探尋小歷史啟示下，技術(shù)、工藝、工程的戰略關(guān)系和系統邏輯。

目錄

通往效率時(shí)代：污水處理MBBR技術(shù)的創(chuàng )新、靈變與恪守

01 MBBR：分類(lèi)、起源與發(fā)展

02 破壞式創(chuàng )新——中國第一個(gè)一級A

03 靈變與恪守——標準、成本、穩定性

04 生化效率的持續提升

煙臺辛安河污水廠(chǎng)“主流厭氧氨氧化”現象級再現的消息，讓我又一次關(guān)注到創(chuàng )新，關(guān)注到破壞式與顛覆式。

當我終于站在考察現場(chǎng)時(shí)，卻并沒(méi)有過(guò)多尋問(wèn)“紅菌”如何如何，被勾起的曾經(jīng)作為一個(gè)“工程師”少年的心，癡迷在了“環(huán)保工藝”最純粹的感官享受中。

什么是工藝？

“工藝”大概就是“工程+藝術(shù)”吧？那細長(cháng)的一柳黃土綠地、18個(gè)一體化罐子的瓦黑、65%填充率填料的棕白、和25%貢獻率紅菌的灰紅，交相掩映著(zhù)，29天的建設期、1417m2萬(wàn)噸水占地、2mg/L總氮指標、0.34元/噸費用節約，面子、里子都很美。

工藝Process，講究的既非結果也非數據，而是居間過(guò)程，是時(shí)間之上、空間之中、反應之前、分離之后的過(guò)程，我思來(lái)想去，和“MBBR-BFM”創(chuàng )新的系統邏輯竟一模一樣。

從發(fā)明到推廣到創(chuàng )新迭代，從北歐到中國到反哺世界，從純膜到泥膜到生物集效，本文閱讀污水處理MBBR技術(shù)在中國20年發(fā)展中的“新、變、守”，思考環(huán)保創(chuàng )新如何擺脫囧境、跳脫困局，探尋小歷史啟示下，技術(shù)、工藝、工程的戰略關(guān)系和系統邏輯。

MBBR：分類(lèi)、起源與發(fā)展

“2008年無(wú)錫蘆村，我們磕磕絆絆中了標，又稀里糊涂成了光桿司令，為了信譽(yù)只好硬著(zhù)頭皮生干，從填料生產(chǎn)到安裝調試，能照貓畫(huà)虎搞出來(lái)，是老天賞飯吃，對此我非常感激”。作為中國最能代表MBBR的發(fā)言人之一，思普潤創(chuàng )始團隊在回憶時(shí)，一點(diǎn)也不愿意將這事業(yè)開(kāi)端做些粉飾，偶然、山寨、砸錢(qián)、反復返工，潛意識中要對結果負責到底的態(tài)度是他們咂摸在嘴邊的津津樂(lè )道，“中國MBBR的開(kāi)始是被動(dòng)的、模糊的，一路發(fā)展也是摸著(zhù)石頭過(guò)河，但未來(lái)是清晰的、篤定的”

MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)移動(dòng)床生物膜反應器技術(shù)，起源于20世紀80年代，由挪威科技大學(xué)Hallvard ?degaard(哈爾瓦·歐德格)教授等原創(chuàng )發(fā)明，其初心是探索利用更緊湊的生物膜法減少點(diǎn)源向北海的氮排放，后來(lái)于1989年，最早的Kaldnes移動(dòng)床工藝獲得專(zhuān)利并開(kāi)始商業(yè)化推廣。(有趣的是，從這一起始，MBBR就與厭氧氨氧化產(chǎn)生了時(shí)間線(xiàn)的重疊，又是偶然？還是一種必然？)

21世紀初，人們以合資、代理、模仿等方式將MBBR引入中國，20年里逐步發(fā)展成為主流生化工藝的代表，不同構型和組合工藝廣泛用于降解COD、氧化氨氮和脫氮除磷中，是我所觸及拿來(lái)主義、后發(fā)先至、破壞式創(chuàng )新的最典型例子。

掛膜紅菌的MBBR填料照片，取自思普潤公司

世界上污水生化技術(shù)只有兩種，生物膜法是比活性污泥法更古老、生化效率更高的技術(shù)，其起源可以追溯到19世紀90年代，活性污泥則于稍晚的20世紀初發(fā)明。

但在很長(cháng)一段時(shí)間內，活性污泥法都是更有光環(huán)的那一極。國內常見(jiàn)生物膜法如曝氣生物濾池、生物轉盤(pán)等已有了相當一定的市場(chǎng)成果，多用在高難工況、深度處理或相對小眾的需求場(chǎng)景。于二級中心版塊，則只有MBBR取得了可觀(guān)份額，而等它真正長(cháng)成為一款大眾普適技術(shù)，要到開(kāi)篇所述2008年蘆村項目的10年之后。

MBBR有兩種主要應用形態(tài)：1是泥膜，在市政污水廠(chǎng)提標改造中應用非常廣泛；2是純膜，在國內屬于新型應用，目前多在極致用地和微污染水場(chǎng)景。

泥膜MBBR因為在無(wú)錫蘆村的成功應用而順理而成了主流，在行業(yè)里慢慢形成了路徑依賴(lài)。這種形態(tài)也可歸為一種復合品類(lèi)IFAS(Integrated Fixed-film Activated Sludge)，可以看作是對活性污泥法進(jìn)行的生物膜改造：將掛膜載體持留在反應器中，形成活性污泥(懸浮生長(cháng))與生物膜(附著(zhù)生長(cháng))共存的復合系統，泥、膜呈全混合流化態(tài)，各自養成專(zhuān)性?xún)?yōu)勢菌群，期待可以大幅度升級污染因子去除的能力。

實(shí)際應用效果卻1+1遠遠小于2，一方面活性污泥嚴重阻礙了生物膜捕捉水中的介質(zhì)，相當于在生物膜面前掛了一層薄紗；另一方面有研究者認為填料會(huì )將污泥絮體打散，影響活性污泥性狀。

挪威科技大學(xué)?degaard教授最初發(fā)明時(shí)，MBBR本就是純膜為主，引入中國后卻更多走了泥膜路線(xiàn)，有三個(gè)主要原因：一是于北歐的水質(zhì)和氣候特點(diǎn)，純膜的優(yōu)勢更明顯；二是最普遍的場(chǎng)景--原位原池改造，泥膜能發(fā)揮泥、膜兩種特長(cháng)；三是純膜MBBR擁有更極端的效率，需要微生物學(xué)、材料學(xué)、流體力學(xué)、計算機信息學(xué)等四門(mén)跨學(xué)科聯(lián)合，特別是計算機信息學(xué)的控制系統必須基于污水生化技術(shù)的底層邏輯，使這一路線(xiàn)的技術(shù)壁壘既多又高。

MBBR具有高效、緊湊、穩定、靈活多樣性和經(jīng)濟有效性等優(yōu)勢，可在不增加池容和污泥產(chǎn)率的設計條件下，以最少工程量和投入達到一級A、準四類(lèi)甚至準三類(lèi)等嚴格排水標準。尤其應充分開(kāi)發(fā)它在“效率”上的空間，諸如基于“純膜”的“集效”類(lèi)工藝，為未來(lái)污水廠(chǎng)的建設、運營(yíng)描繪了一種理想形態(tài)。

編輯：李丹

純膜MBBR在國內的案例資料，取自思普潤公司

20年來(lái)，關(guān)鍵詞“MBBR”幾乎總是與“提標、提效”一起出現。

我依此而將其在國內的發(fā)展劃分為三個(gè)時(shí)期：

2002-2008試點(diǎn)時(shí)期，集中克服模仿復制和本土化的困難

2008-2015擴張時(shí)期，逐步破解實(shí)踐應用和穩定性的問(wèn)題

2015-2022引領(lǐng)時(shí)期，系統開(kāi)發(fā)投入產(chǎn)出和效率性的需求

當鏡頭拉近，三個(gè)時(shí)期恰好可以對應上中國環(huán)境產(chǎn)業(yè)的三次浪潮，其中，政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)具有幾乎同時(shí)同步的發(fā)展步頻。2008年，它們在太湖北畔發(fā)生了第一場(chǎng)匯集和激烈交鋒，是環(huán)保技術(shù)創(chuàng )新史無(wú)論如何都要記錄的標桿大事件。

破壞式創(chuàng )新  中國第一個(gè)一級A

中國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展非常依賴(lài)“事件”級安全事故的推動(dòng)。

2007年5、6月，江蘇太湖爆發(fā)了大面積藍藻污染，造成無(wú)錫市有史以來(lái)最嚴重的供水危機事件，被公認為污水行業(yè)大規模提標改造的起點(diǎn)。

2008年，無(wú)錫蘆村污水廠(chǎng)被選為先行試點(diǎn)，針對氮磷營(yíng)養物以城鎮一級A標準進(jìn)行改造。由于少有先例，便在前期廣泛邀請學(xué)術(shù)界、企業(yè)界展開(kāi)了一場(chǎng)中試比選，一時(shí)間擾動(dòng)了近半個(gè)環(huán)保圈，是許多行業(yè)老兵的共同記憶，可以“史”稱(chēng)為：百家中試。

無(wú)錫蘆村污水處理廠(chǎng)MBBR反應池照片，取自思普潤公司

項目的勝出者M(jìn)BBR和敗者中的強者M(jìn)BR，成為最后的最后脫穎而出的兩個(gè)“一級A”工藝。

MBBR與MBR，英文差一個(gè)“B”，漢語(yǔ)名字中都有一個(gè)“膜”，代表了水處理這個(gè)行當最頂尖的科技技術(shù)。但此膜非彼膜。所不同者，一種是生化技術(shù)，一種是物理分離技術(shù)，一個(gè)是人造服務(wù)于自然的生物膜法，不同于活性污泥法；一個(gè)是人造代替了二沉池的泥水分離，本質(zhì)上仍然是活性污泥法。兩者一弛一張、一收一放，演繹了一個(gè)時(shí)代的雙驕戲碼，竟也同時(shí)體現為兩個(gè)陣營(yíng)創(chuàng )新風(fēng)格的迥異，大概是系統論的辯證表現，既關(guān)聯(lián)緊密，又很難統合。

據不完全統計，在全國2億多噸/天污水處理體量中，MBBR和MBR各自占有約10%份額。我大膽推斷，幾乎可以全都歸溯到2008年開(kāi)啟的那扇大門(mén)。

由此拋開(kāi)諸多偶然性而言，企業(yè)在創(chuàng )新中的戰略前瞻至關(guān)重要，如何定位、如何取舍、何時(shí)行動(dòng)、怎樣節奏，才能順利切入到最適合的場(chǎng)景？

在《環(huán)?；貞涗洝芬粫?shū)中，王凱軍老師這樣評價(jià)“一級A”的結果：“標準是部委、設計院、環(huán)保公司等各個(gè)利益方權力平衡的結果，里邊還有很多具體問(wèn)題，現在還在爭論，比如為什么采用一級A？當時(shí)我和建設部共同論定的，它其實(shí)是指向回用的基本要求”。

所以MBBR蹭上“一級A”也是偶然嗎？也許不然。早在2002年前后，國內就已經(jīng)有多家單位開(kāi)始了MBBR的引進(jìn)和研究工作，但都無(wú)法解決流化、掛膜和堵塞的問(wèn)題，導致不被市場(chǎng)所接納。彼時(shí)由基于活性污泥法的AO系、SBR系、氧化溝系占據的絕大部分市場(chǎng)，本質(zhì)上尋求的都是“原理更簡(jiǎn)單、投資更低”，占地、效率、甚至穩定達標都還是次一級需求；三款經(jīng)典活性污泥法的設置也還只需普配版，生化效率更高的MBBR自然更無(wú)從獲得關(guān)注，只好窩在小領(lǐng)域做一些高難度的事，也因此而有了充足的“時(shí)間”為“時(shí)機”做好準備。

到2008年以后，MBBR得以借道“一級A”重新定義主流，引入一系列新的價(jià)值主張時(shí)，早已具備了顯然的“破壞”力——

主流-COD處理 VS 破壞-氨氮強化

主流-新建市場(chǎng) VS 破壞-擴容、翻建市場(chǎng)

主流-常規工況 VS 破壞-低溫/高鹽工況

主流-擴建式提標 VS 破壞-原位式提標

主流-多次反復改造 VS 破壞-一次性前瞻式改造

這些“破壞式”不會(huì )一蹴而成，而是逐步、相繼被市場(chǎng)接受，“戰略前瞻”還包括“戰略定力”，整個(gè)過(guò)程需要不斷做取舍，甚至經(jīng)常犧牲一些“性能”以保持節奏，“熬”到最佳時(shí)機的到來(lái)。

浩浩蕩蕩的提標、提效運動(dòng)，標志著(zhù)環(huán)境產(chǎn)業(yè)由“規模時(shí)代”邁向“效果時(shí)代”，標準、穩定性、成本三大效果需求順勢誕生。

百家中試為MBBR積累的品牌效應，使短時(shí)間內便實(shí)現了規模，但也迅速暴露出“問(wèn)題的尾巴”，創(chuàng )新者又一次“不得不”出發(fā)，消化、吸收之后的“變與守”，成為MBBR第二時(shí)期的中心議題。

靈變與恪守  標準、成本、穩定性

我將三大需求對應為三個(gè)創(chuàng )新突破的基本路徑——標準、穩定性、成本，作為效果時(shí)代評判創(chuàng )新創(chuàng )意的一個(gè)通用模型。MBBR破解那些問(wèn)題的過(guò)程，也烙刻著(zhù)那段環(huán)保創(chuàng )新史有關(guān)思維、模式、方法的一些集體印記。

2014年，《CJT461-2014水處理用高密度聚乙烯懸浮載體填料》標準發(fā)布，意味著(zhù)MBBR技術(shù)初步完成了本土化、走向規范化。早先威立雅退出蘆村項目，MBBR的國際支系便戰略性丟失了在中國的先占優(yōu)勢，不多久，這里便成了中國企業(yè)自己的舞臺，自建系統、自主創(chuàng )造。

原位提標：格子的故事

標準和對標準的監管，是政策意志力在執行層的表現。

“持續提標”是政策影響下的產(chǎn)物，意味著(zhù)客戶(hù)被動(dòng)地希望以最小的工程量得到長(cháng)期可靠的解決方案；MBBR以“原位提標”應之，對現有技術(shù)格局極具破壞力。

編輯：李丹