百年活性污泥法面临革新
100年前，活性污泥法正式诞生。诞生百年的技术不计其数，但百年来一直占据行业支配地位的技术却是屈指可数，活性污泥法就是这样一个屈指可数的技术。在纪念活性污泥法诞生百年的今天，人们不禁要问：活性污泥法何以为人类持续服务了百年？它还将服务下一个百年吗？活性污泥法的革新替代技术在哪里？
1914年4月3日，英国两个年轻卫生工程师爱德华·阿登和威廉·洛克特发表了《无需滤池的污水氧化试验》一文，首次提出“活性污泥”的概念，标志着活性污泥法正式诞生。活性污泥法诞生后，世界各地迅速开始研究，并着手实际建设污水处理厂。1923年,中国第一座活性污泥法污水处理厂在上海北区建成，日处理能力为3500立方米。此后几年，上海东区和西区污水处理厂也相继建成，日处理量分别为1.7万立方米和1.5万立方米。
百年后的今天，世界各地至少有50000座活性污泥法污水处理厂在运行，每天处理着至少5亿立方米的污水。可以毫不夸张地说，没有活性污泥法的世界将难以想象。那么，活性污泥法何以为人类持续服务了百年？
首先，这可归因于活性污泥法的“简单”。一个曝气池，一个沉淀池，再加上回流，即可组成活性污泥系统，完成污水处理基本功能。简单意味着可靠，意味着可以普及，也意味着较低的处理成本。其次，活性污泥法“功能强大”也是重要原因。尤其是活性污泥法是源于自然的生物技术，这或许是其具有强大生命力的根本原因。
在肯定活性污泥法巨大历史作用的同时，必须看到它在新形势下日益凸显的两大缺陷：
一是活性污泥法需要大量电耗，是重要的碳排放源。按照最新统计，美国的污水处理2011年全年共耗电302亿千瓦时（仅包括污水处理和再生，不包括原位处理、污水收集和再生水输配），占当年全社会总用电量的0.8%。日本作为一个工业化国家，污水处理电耗也占到全社会总电耗的0.8%。我国目前实际污水处理率和处理标准都较低，污水处理电耗占全社会总电耗的比例还较低。污水处理的高电耗，除了增加运行成本，还使之成为重要的碳排放源。
二是活性污泥法导致大量生物污泥的产生。美国污水处理行业年产污泥总干重750万吨，欧洲年产1000万吨，中国年产600万吨，全球总年产量约3000万吨，折算成含水率80%的脱水污泥约1.5亿吨。
这些污泥的40%60%是由生物菌体组成的生物污泥，是活细胞与水分组成的特殊水合结构。由于大量水分和有机物都被“包裹”在细胞内，导致污泥脱水性能很差，且难以进行较为彻底的稳定化处理，成为污水处理的“累赘”。为提高污泥稳定化效果，可采用热水解、超声波、微波、聚焦电脉冲以及生物酶水解等方法对污泥进行预处理，使活细胞的细胞壁破裂，释放其中的水分和有机物，提高脱水性能和稳定化程度，但这些设施建设及运行成本较高，实际建成的还不多。
活性污泥法实现污水处理功能是以高能耗为代价，这些能耗被用于为微生物供氧分解污水中的有机物，而这些有机物本身却是能量载体。因此，活性污泥法被形象地表述为“以能量摧毁能量”的技术，也是“减排水污染物、增排温室气体”的技术。基于以上分析，虽然活性污泥法还会惯性地为人类继续服务，但我们有理由认为，它不会持续成为下个100年的主流技术。
活性污泥法的革新替代技术在哪里？
污水处理的主要功能是去除有机物和无机营养物质，前者导致水体黑臭，后者则是富营养化的根源。活性污泥法将50%左右的有机物分解成水和二氧化碳，另一部分合成为生物菌体，在“以能量摧毁能量”的同时，产生大量难以处理的生物污泥。
因此，人们很自然地希望污水处理首先是对有机物进行厌氧产能或分离后厌氧产能，而不是好氧氧化分解与合成。如果有机物首先被分离或处理，污水中将会留下待处理的无机营养物质。无机磷通常可通过生物或化学过程实现高效去除，不存在技术障碍，问题主要集中在无机氮的去除。氨氮通常通过硝化和反硝化过程转化为氮气脱出，硝化过程需要大量能耗，因此人们一直在探求低能耗硝化工艺。另外，反硝化过程需要消耗大量碳源，如果有机物首先被分离，反硝化则无法进行。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
