“‘十四五’期間，在國家‘雙碳’目標(biāo)的約束下，在黨的二十大報告‘集約節(jié)約’、‘綠色低碳’的號召下，環(huán)保行業(yè)進(jìn)入了效率時代，不只是要效果好，還要效率高。”青島思普潤水處理股份有限公司副總經(jīng)理、創(chuàng)始合伙人宋美芹在“2023（第二十一屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上解析行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展時表示，從規(guī)模時代、效果時代到效率時代，從增量時期到存量時期，新時代新時期污水廠建設(shè)將徹底擺脫以往粗放式、堆疊式形態(tài)，而指向“精耕細(xì)作、效率為王”，這就是我們倡議發(fā)起的“集效形態(tài)、集效型污水廠”，基于思普潤最新一代BFM生物集效工藝。

核心觀點

1、十四五行業(yè)進(jìn)入“效率時代”，污水廠建設(shè)從規(guī)模時代、效果時代到效率時代，從增量時期到存量時期，新時代新時期污水廠建設(shè)將徹底擺脫以往粗放式、堆疊式形態(tài)，而指向“精耕細(xì)作、效率為王”，集效型污水廠形態(tài)具體為：技術(shù)集約、用地集約、成本集約；以及精效規(guī)劃、精效建設(shè)、精效運營。

2、思普潤定位“生化效率持續(xù)提升者”，從全國第一個一級A提標(biāo)項目、到新時代“集效型污水廠”的倡議發(fā)起，一路伴隨行業(yè)同成長、共進(jìn)步，其間完成的三次“效率”升階，既是對客戶需求的洞察與響應(yīng)，也是以“效率”為發(fā)起對生化底層技術(shù)雕琢打磨的過程。

3、BFM生物集效工藝是打造“集效型污水廠”的核心技術(shù)單元，基于多維效率因子構(gòu)建算法模型，對微生物的生存、活動、環(huán)境進(jìn)行集效設(shè)計與控制，從底層變革了污水處理的時間和空間尺度，實現(xiàn)最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)、最優(yōu)化用地、最穩(wěn)定安全、最佳投入產(chǎn)出的有機融合。

4、BFM集效型污水廠案例——煙臺辛安河污水廠，實現(xiàn)穩(wěn)定的多途徑脫氮效果，其中主流厭氧氨氧化ANAMMOX貢獻(xiàn)率超過25%，SND+ANAMMOX自養(yǎng)脫氮貢獻(xiàn)超過38%。

“‘十四五’期間，在國家‘雙碳’目標(biāo)的約束下，在黨的二十大報告‘集約節(jié)約’、‘綠色低碳’的號召下，環(huán)保行業(yè)進(jìn)入了效率時代，不只是要效果好，還要效率高。”青島思普潤水處理股份有限公司副總經(jīng)理、創(chuàng)始合伙人宋美芹在“2023（第二十一屆）水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上解析行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展時表示，從規(guī)模時代、效果時代到效率時代，從增量時期到存量時期，新時代新時期污水廠建設(shè)將徹底擺脫以往粗放式、堆疊式形態(tài)，而指向“精耕細(xì)作、效率為王”，這就是我們倡議發(fā)起的“集效形態(tài)、集效型污水廠”，基于思普潤最新一代BFM生物集效工藝。

宋美芹

宋美芹表示，BFM“集效型”污水廠和BFM生物集效工藝背后是思普潤近20年的成長，是對行業(yè)需求和痛點的深刻洞察，也是企業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的理念和追求。論壇現(xiàn)場，她圍繞“BFM生物集效工藝，服務(wù)‘集效型’污水廠生化效率持續(xù)提升”這一主題展開了詳細(xì)論述。

100畝地的能力極限是多少？

生化效率持續(xù)提升者

集效第一，就是集約，技術(shù)集約、土地集約、成本集約。現(xiàn)在城市都在做精細(xì)化建設(shè)，污水廠對于整個城市來說的基本要求將變?yōu)榧夹g(shù)流程盡量短、占地面積盡量小、成本最優(yōu)化；集效第二，就是精效，精效規(guī)劃、精效建設(shè)、精效運營。

在一個污水處理廠中，“生化”是最核心的工藝和單元，預(yù)處理是為了生化好、深度處理是生化的補充，膜和零排則都期待生化首先能發(fā)揮最大的作用，因為它最經(jīng)濟；因此，現(xiàn)有污水廠系統(tǒng)中“生化”是效率高低的集中呈現(xiàn)，以“生化”為中心單元、以“效率”為中心目標(biāo)、以它的分步持續(xù)提升為中心路徑，是打造“集效型污水廠”的核心方法論。

思普潤的戰(zhàn)略定位是“生化效率持續(xù)提升”。思普潤成立于2006年，與中國污水行業(yè)的成長同道同頻，在近20年時間里專注于生化技術(shù)及其效率提升工作，在2008年、2015年、2021年分別實現(xiàn)了三次“持續(xù)進(jìn)階”：

2008年，思普潤以MBBR泥膜復(fù)合工藝完成中國第一個一級A升級改造項目，開啟了污水廠高標(biāo)準(zhǔn)原位升級規(guī)模時代；

2015年，思普潤打造MBBR工藝的銅墻鐵壁，從標(biāo)準(zhǔn)、成本、運行穩(wěn)定性和出水穩(wěn)定性三維協(xié)同出發(fā)響應(yīng)效果時代，成為引領(lǐng)世界MBBR發(fā)展的守護(hù)者；

2021年，思普潤以空間效率和時間效率為目標(biāo)，開發(fā)BFM生物集效工藝，引領(lǐng)推動效率時代集效型污水廠的建設(shè)升階。

這三次進(jìn)階也伴隨著環(huán)境產(chǎn)業(yè)的三次升階，從規(guī)模時代到效果時代再到效率時代，思普潤的技術(shù)變革也在螺旋攀升。

工藝的1.0階段：中國第一個一級A。這一階段正逢2008年太湖藍(lán)藻爆發(fā)，太湖流域污水處理廠要求升級改造，但是當(dāng)時并沒有成熟的改造路線借鑒，只能摸著石頭過河。宋美芹稱，江蘇無錫蘆村污水廠提供場地供幾十家環(huán)保企業(yè)中試，思普潤也有幸參與了其中的中試實驗和工程試驗，最終成功完成了國內(nèi)第一個大型污水處理廠采用MBBR泥膜復(fù)合工藝改造的工程。這個項目的亮點是通過原位鑲嵌MBBR工藝實現(xiàn)生化效率的提升，一級B提高到一級A，這也為后來的國內(nèi)污水廠提標(biāo)奠定了技術(shù)路線和成功的施工經(jīng)驗，吸引了全國各地的水廠考察參觀，由此開啟了MBBR技術(shù)在中國的大范圍推廣之路。

宋美芹回憶到：“一次在做技術(shù)交流的過程中，客戶提出了一個我們?yōu)橹�鉆研多年的問題，用你們的技術(shù)，100畝地的處理能力極限是多少？”

以這個問題為中心，思普潤開始探索集效型技術(shù)和實現(xiàn)路徑。比如如果不考慮二沉池，將活性污泥全部用生物膜替代，同樣的占地處理水量能達(dá)到多少？后來BFM的實踐證明，是40萬噸。

也就是只用原來10萬噸污水處理廠的占地面積，采用思普潤BFM生物集效工藝可以建40萬噸的污水處理廠，并且出水標(biāo)準(zhǔn)可到準(zhǔn)IV類。

工藝2.0階段：銅墻鐵壁的誕生。隨著MBBR工藝的廣泛應(yīng)用，存在的缺點問題也逐漸暴露出來，比如攔截篩網(wǎng)磨損、攪拌器磨損打碎填料以及填料堆積等，作為MBBR技術(shù)的守護(hù)者，思普潤打造了一整套“銅墻鐵壁”系統(tǒng)解決辦法，徹底解決了這些瓶頸和困擾。

這期間得益于國家“863”計劃、十二五水專項資金的支持，針對攔截篩網(wǎng)問題，思普潤開發(fā)了比不銹鋼材質(zhì)更耐磨的新材料篩網(wǎng)，磨損指數(shù)僅為不銹鋼的1/6-1/12，厚度為10mm以上，使用壽命可達(dá)到30年以上；針對填料專用攪拌器問題，思普潤也完成了自主研發(fā)，攪拌功率密度比國外文獻(xiàn)推薦數(shù)據(jù)降低超過一半；針對填料堆積問題，思普潤也提前做了充分的流態(tài)模擬，在MBBR區(qū)布置上提前考量。

誕生于規(guī)模時代、成長于效果時代、茁壯于效率時代，思普潤始終堅守著MBBR工藝守護(hù)者的責(zé)任，2019年，MBBR工藝創(chuàng)始人挪威科技大學(xué)歐德格教授到訪思普潤，對思普潤在技術(shù)研究、應(yīng)用和推廣中的成果給予了充分的肯定和認(rèn)可。截至目前，公司完成的MBBR項目總量是1774萬噸水/天、領(lǐng)先全球，并且多次獲得省部以上科技進(jìn)步獎類。

為什么選擇BFM生物集效工藝？

生物集效-智水優(yōu)控

活性污泥法在高排放標(biāo)準(zhǔn)下流程非常冗長，是低效、普效的根源。用一個BFM工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)流程，將所有生物段的活性污泥都放掉，取消二沉池和過濾等單元，整體可以減掉3-5個處理單元，真正做到技術(shù)集效，節(jié)省占地、減少投資。

BFM是基于集效生物膜法的工藝系統(tǒng)，通過智水優(yōu)控搭建算法模型提高效率，構(gòu)建自“反應(yīng)”到“分離”的“過程式”設(shè)計和控制，品質(zhì)高、效果穩(wěn)定，抗沖擊能力強，在運行中實現(xiàn)高度智能化，真正智慧化。

論壇現(xiàn)場，宋美芹用具體案例成果，介紹了BFM生物集效工藝在技術(shù)集效、用地集效、成本集效方面的優(yōu)勢和效果。

青島鐮灣河BFM集效型污水廠——極限占地、真正智慧

青島鐮灣河污水廠原設(shè)計水量8萬噸/日，目前是滿負(fù)荷狀態(tài)，管網(wǎng)進(jìn)水量激增、污水廠處理能力不足導(dǎo)致部分管網(wǎng)存在冒溢的風(fēng)險，急需2萬噸的污水處理設(shè)施。原有的污水處理設(shè)施本身難以實現(xiàn)擴容，新建污水廠面臨極度缺地的困境，經(jīng)過廠內(nèi)勘察，可提供4300㎡的占地，這就要求核心工藝段必須具備高效緊湊的特點，該污水廠工藝流程上以BFM為核心，增加了高級氧化的深度處理，主要考慮項目周邊大量的工業(yè)園區(qū)比較多，可能存在水質(zhì)沖擊的情況。

BFM集效廠的噸水占地只有3.2畝，占地僅為鐮灣河廠的26%，節(jié)省74%的占地。對比青島采用低占地的其他污水廠，比如MBR和BAF，BFM噸水占地的優(yōu)勢也非常突出。目前已經(jīng)穩(wěn)定運行超過2年，準(zhǔn)V類出水，面對1.6倍水量沖突也可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

思普潤從2017年開始布局智慧水務(wù)，不同的是，思普潤從生化工藝起家，有近400座污水廠生化段調(diào)試運行的經(jīng)驗，真正從生化工藝底層邏輯出發(fā)開發(fā)智水優(yōu)控平臺，構(gòu)建智慧水務(wù)系統(tǒng)。以出水水質(zhì)為唯一輸入，期間不再有任何人工干擾，所以智慧工藝、首先要工藝智慧，節(jié)能降耗大于30%。

也正是因為BFM生物集效工藝流程縮短，加之水質(zhì)水量波動，必然要求運行反應(yīng)速度快，智慧運營的加持也真正實現(xiàn)了水廠運營的“無人駕駛”。

煙臺辛安河BFM集效型污水廠——主流厭氧氨氧化

煙臺辛安河污水廠的主要問題在于長期滿負(fù)荷運行，出水穩(wěn)定性受到威脅，擴建工程需要幾年時間才能投產(chǎn)，于是迫切需要安排應(yīng)急的處理設(shè)施，這個項目整體采用裝配式，工期26天。BFM生物集效裝置安裝在道路和圍墻之間，裝置萬噸水占地僅有2.1畝。這個工程除了技術(shù)集效、占地集效的優(yōu)點之外，主要是如何多途徑極限脫氮，做到成本集效。

目前，在這個項目中的實際出水穩(wěn)定TN為2mg/L以下。

宋美芹稱，生物膜研究院的同事發(fā)現(xiàn)這個過程中厭氧氨氧化的占比大約是25%，對比2021年國家發(fā)布的重點專項中的考核目標(biāo)——厭氧氨氧化的脫氮貢獻(xiàn)率不低于20%，思普潤高于考核數(shù)據(jù)并且已經(jīng)實現(xiàn)，如果加上13%的同步硝化反硝化，那么這個項目的自養(yǎng)脫氮效率達(dá)到38%，這是這個項目非常值得大家關(guān)注的。

宋美芹表示，最初思普潤發(fā)現(xiàn)BFM前缺氧區(qū)出現(xiàn)了氨氮去除，貢獻(xiàn)率大約15.19%，有接近20個氨氮在前缺氧區(qū)消失，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后我們做了一系列微觀驗證，像公開報道的西安第四污水廠，它的厭氧氨氧化菌的相對豐度只有0.1%。辛安河項目有1.5%，相當(dāng)于是它的十五倍。西安四污填料的填充率是5%。這個項目因為是純膜，缺氧填充率是55%，兩項疊加，厭氧氨氧化菌的數(shù)量基本是西安四污的一百倍。我們核算整個厭氧氨氧化的脫氮負(fù)荷非常高，總氮貢獻(xiàn)率能將近25%，是一個非常高的水平。

也進(jìn)一步通過小試確定亞氮來源，排除短程硝化途徑，確定前缺氧池Anammox類型為PDN-Anammox，也進(jìn)一步確定了亞氮的來源是短程反硝化。再進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)BFM好氧區(qū)出現(xiàn)TN去除現(xiàn)象，好氧區(qū)TN去除貢獻(xiàn)率達(dá)到13.35%，好氧區(qū)懸浮載體生物膜中反硝化菌相對豐度達(dá)到12-25%。尤其是好氧區(qū)生物膜大概能達(dá)到400-500μm，這種比較厚的生物膜就有利于同步硝化反硝化效果的發(fā)生。

SND+ANAMMOX脫氮貢獻(xiàn)率達(dá)到38%，大大降低了脫氮對于碳源的依賴。宋美芹介紹，這至少讓污水廠節(jié)省了0.34元的碳源藥劑費。對于污水廠來說這是一個不得了的事情，所以BFM生物集效工藝的最大優(yōu)點就是成本集效。

“30%占地、70%運行成本，100%無人值守”，對應(yīng)三個特點集約、低碳、智慧，思普潤能做到集約和低碳跟智慧脫不了關(guān)系。

目前思普潤BFM工藝落地了17項業(yè)績，總量達(dá)到近400萬t/d。從2017年開始布局智慧水務(wù)，思普潤已經(jīng)積累了豐富的項目經(jīng)驗，目前已落地項目除了智慧運營，還落地了智慧管網(wǎng)和智慧場站。

最后，宋美芹特別推薦了公司的智慧水務(wù)團隊。2022年，思普潤從生化工藝底層邏輯出發(fā)開發(fā)出的智水優(yōu)控智慧污水管控平臺，入選住建部發(fā)布的“2022年智慧水務(wù)典型案例”并位居城鎮(zhèn)水環(huán)境治理類榜首。該榮譽的獲得，標(biāo)志著思普潤在智慧水務(wù)領(lǐng)域已形成可復(fù)制、可推廣的先進(jìn)經(jīng)驗，具有較好的行業(yè)示范引領(lǐng)作用。

面向未來，思普潤將繼續(xù)致力于智慧水務(wù)及綠色低碳污水處理廠的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，持續(xù)提升生化效率，助力水處理行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，最終實現(xiàn)“創(chuàng)建人與自然和諧”的企業(yè)使命。