從發(fā)明到推廣到創(chuàng)新迭代，從北歐到中國(guó)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(guó)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(zhàn)略關(guān)系和系統(tǒng)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、起源與發(fā)展

02 破壞式創(chuàng)新——中國(guó)第一個(gè)一級(jí)A

03 靈變與恪守——標(biāo)準(zhǔn)、成本、穩(wěn)定性

04 生化效率的持續(xù)提升

煙臺(tái)辛安河污水廠“主流厭氧氨氧化”現(xiàn)象級(jí)再現(xiàn)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(dāng)我終于站在考察現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，卻并沒有過多尋問“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(xì)長(zhǎng)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(xiàn)率紅菌的灰紅，交相掩映著，29天的建設(shè)期、1417m2萬噸水占地、2mg/L總氮指標(biāo)、0.34元/噸費(fèi)用節(jié)約，面子、里子都很美。

工藝Process，講究的既非結(jié)果也非數(shù)據(jù)，而是居間過程，是時(shí)間之上、空間之中、反應(yīng)之前、分離之后的過程，我思來想去，和“MBBR-BFM”創(chuàng)新的系統(tǒng)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(guó)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(guó)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(zhàn)略關(guān)系和系統(tǒng)邏輯。

MBBR：分類、起源與發(fā)展

“2008年無錫蘆村，我們磕磕絆絆中了標(biāo)，又稀里糊涂成了光桿司令，為了信譽(yù)只好硬著頭皮生干，從填料生產(chǎn)到安裝調(diào)試，能照貓畫虎搞出來，是老天賞飯吃，對(duì)此我非常感激”。作為中國(guó)最能代表MBBR的發(fā)言人之一，思普潤(rùn)創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)在回憶時(shí)，一點(diǎn)也不愿意將這事業(yè)開端做些粉飾，偶然、山寨、砸錢、反復(fù)返工，潛意識(shí)中要對(duì)結(jié)果負(fù)責(zé)到底的態(tài)度是他們咂摸在嘴邊的津津樂道，“中國(guó)MBBR的開始是被動(dòng)的、模糊的，一路發(fā)展也是摸著石頭過河，但未來是清晰的、篤定的”

MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器技術(shù)，起源于20世紀(jì)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，后來于1989年，最早的Kaldnes移動(dòng)床工藝獲得專利并開始商業(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)間線的重疊，又是偶然？還是一種必然？)

21世紀(jì)初，人們以合資、代理、模仿等方式將MBBR引入中國(guó)，20年里逐步發(fā)展成為主流生化工藝的代表，不同構(gòu)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(rùn)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(jì)90年代，活性污泥則于稍晚的20世紀(jì)初發(fā)明。

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

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

泥膜MBBR因?yàn)樵跓o錫蘆村的成功應(yīng)用而順理而成了主流，在行業(yè)里慢慢形成了路徑依賴。這種形態(tài)也可歸為一種復(fù)合品類IFAS(Integrated Fixed-film Activated Sludge)，可以看作是對(duì)活性污泥法進(jìn)行的生物膜改造：將掛膜載體持留在反應(yīng)器中，形成活性污泥(懸浮生長(zhǎng))與生物膜(附著生長(zhǎng))共存的復(fù)合系統(tǒng)，泥、膜呈全混合流化態(tài)，各自養(yǎng)成專性優(yōu)勢(shì)菌群，期待可以大幅度升級(jí)污染因子去除的能力。

實(shí)際應(yīng)用效果卻1+1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2，一方面活性污泥嚴(yán)重阻礙了生物膜捕捉水中的介質(zhì)，相當(dāng)于在生物膜面前掛了一層薄紗；另一方面有研究者認(rèn)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(guó)后卻更多走了泥膜路線，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(shì)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(zhǎng)；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(jì)算機(jī)信息學(xué)等四門跨學(xué)科聯(lián)合，特別是計(jì)算機(jī)信息學(xué)的控制系統(tǒng)必須基于污水生化技術(shù)的底層邏輯，使這一路線的技術(shù)壁壘既多又高。

MBBR具有高效、緊湊、穩(wěn)定、靈活多樣性和經(jīng)濟(jì)有效性等優(yōu)勢(shì)，可在不增加池容和污泥產(chǎn)率的設(shè)計(jì)條件下，以最少工程量和投入達(dá)到一級(jí)A、準(zhǔn)四類甚至準(zhǔn)三類等嚴(yán)格排水標(biāo)準(zhǔn)。尤其應(yīng)充分開發(fā)它在“效率”上的空間，諸如基于“純膜”的“集效”類工藝，為未來污水廠的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)描繪了一種理想形態(tài)。

編輯：李丹

純膜MBBR在國(guó)內(nèi)的案例資料，取自思普潤(rùn)公司

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

我依此而將其在國(guó)內(nèi)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(fù)制和本土化的困難

2008-2015擴(kuò)張時(shí)期，逐步破解實(shí)踐應(yīng)用和穩(wěn)定性的問題

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

當(dāng)鏡頭拉近，三個(gè)時(shí)期恰好可以對(duì)應(yīng)上中國(guó)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?cè)谔迸习l(fā)生了第一場(chǎng)匯集和激烈交鋒，是環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新史無論如何都要記錄的標(biāo)桿大事件。

破壞式創(chuàng)新  中國(guó)第一個(gè)一級(jí)A

中國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展非常依賴“事件”級(jí)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(lán)藻污染，造成無錫市有史以來最嚴(yán)重的供水危機(jī)事件，被公認(rèn)為污水行業(yè)大規(guī)模提標(biāo)改造的起點(diǎn)。

2008年，無錫蘆村污水廠被選為先行試點(diǎn)，針對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)物以城鎮(zhèn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。由于少有先例，便在前期廣泛邀請(qǐng)學(xué)術(shù)界、企業(yè)界展開了一場(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”稱為：百家中試。

無錫蘆村污水處理廠MBBR反應(yīng)池照片，取自思普潤(rùn)公司

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

MBBR與MBR，英文差一個(gè)“B”，漢語名字中都有一個(gè)“膜”，代表了水處理這個(gè)行當(dāng)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(xiàn)為兩個(gè)陣營(yíng)創(chuàng)新風(fēng)格的迥異，大概是系統(tǒng)論的辯證表現(xiàn)，既關(guān)聯(lián)緊密，又很難統(tǒng)合。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在全國(guó)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?xì)w溯到2008年開啟的那扇大門。

由此拋開諸多偶然性而言，企業(yè)在創(chuàng)新中的戰(zhàn)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(jié)奏，才能順利切入到最適合的場(chǎng)景？

在《環(huán)?；貞涗洝芬粫校鮿P軍老師這樣評(píng)價(jià)“一級(jí)A”的結(jié)果：“標(biāo)準(zhǔn)是部委、設(shè)計(jì)院、環(huán)保公司等各個(gè)利益方權(quán)力平衡的結(jié)果，里邊還有很多具體問題，現(xiàn)在還在爭(zhēng)論，比如為什么采用一級(jí)A？當(dāng)時(shí)我和建設(shè)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(jí)A”也是偶然嗎？也許不然。早在2002年前后，國(guó)內(nèi)就已經(jīng)有多家單位開始了MBBR的引進(jìn)和研究工作，但都無法解決流化、掛膜和堵塞的問題，導(dǎo)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(jù)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(wěn)定達(dá)標(biāo)都還是次一級(jí)需求；三款經(jīng)典活性污泥法的設(shè)置也還只需普配版，生化效率更高的MBBR自然更無從獲得關(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(jī)”做好準(zhǔn)備。

到2008年以后，MBBR得以借道“一級(jí)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(qiáng)化

主流-新建市場(chǎng) VS 破壞-擴(kuò)容、翻建市場(chǎng)

主流-常規(guī)工況 VS 破壞-低溫/高鹽工況

主流-擴(kuò)建式提標(biāo) VS 破壞-原位式提標(biāo)

主流-多次反復(fù)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(zhàn)略前瞻”還包括“戰(zhàn)略定力”，整個(gè)過程需要不斷做取舍，甚至經(jīng)常犧牲一些“性能”以保持節(jié)奏，“熬”到最佳時(shí)機(jī)的到來。

浩浩蕩蕩的提標(biāo)、提效運(yùn)動(dòng)，標(biāo)志著環(huán)境產(chǎn)業(yè)由“規(guī)模時(shí)代”邁向“效果時(shí)代”，標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定性、成本三大效果需求順勢(shì)誕生。

百家中試為MBBR積累的品牌效應(yīng)，使短時(shí)間內(nèi)便實(shí)現(xiàn)了規(guī)模，但也迅速暴露出“問題的尾巴”，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(biāo)準(zhǔn)、成本、穩(wěn)定性

我將三大需求對(duì)應(yīng)為三個(gè)創(chuàng)新突破的基本路徑——標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定性、成本，作為效果時(shí)代評(píng)判創(chuàng)新創(chuàng)意的一個(gè)通用模型。MBBR破解那些問題的過程，也烙刻著那段環(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(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，意味著MBBR技術(shù)初步完成了本土化、走向規(guī)范化。早先威立雅退出蘆村項(xiàng)目，MBBR的國(guó)際支系便戰(zhàn)略性丟失了在中國(guó)的先占優(yōu)勢(shì)，不多久，這里便成了中國(guó)企業(yè)自己的舞臺(tái)，自建系統(tǒng)、自主創(chuàng)造。

原位提標(biāo)：格子的故事

標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管，是政策意志力在執(zhí)行層的表現(xiàn)。

“持續(xù)提標(biāo)”是政策影響下的產(chǎn)物，意味著客戶被動(dòng)地希望以最小的工程量得到長(zhǎng)期可靠的解決方案；MBBR以“原位提標(biāo)”應(yīng)之，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)格局極具破壞力。

編輯：李丹