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(zhàn)略關(guān)系和系統(tǒng)邏輯。

目錄

通往效率時代：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——中國第一個一級A

03 靈變與恪守——標準、成本、穩(wěn)定性

04 生化效率的持續(xù)提升

煙臺辛安河污水廠“主流厭氧氨氧化”現(xiàn)象級再現(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)場時，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“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？那細長的一柳黃土綠地、18個一體化罐子的瓦黑、65%填充率填料的棕白、和25%貢獻率紅菌的灰紅，交相掩映著，29天的建設(shè)期、1417m2萬噸水占地、2mg/L總氮指標、0.34元/噸費用節(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(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，又稀里糊涂成了光桿司令，為了信譽只好硬著頭皮生干，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，一點也不愿意將這事業(yè)開端做些粉飾，偶然、山寨、砸錢、反復(fù)返工，潛意識中要對結(jié)果負責(zé)到底的態(tài)度是他們咂摸在嘴邊的津津樂道，“中國MBBR的開始是被動的、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)移動床生物膜反應(yīng)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源向北海的氮排放，后來于1989年，最早的Kaldnes移動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)生了時間線的重疊，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(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。

但在很長一段時間內(nèi)，活性污泥法都是更有光環(huán)的那一極。國內(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)一定的市場成果，多用在高難工況、深度處理或相對小眾的需求場景。于二級中心版塊，則只有MBBR取得了可觀份額，而等它真正長成為一款大眾普適技術(shù)，要到開篇所述2008年蘆村項目的10年之后。

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

泥膜MBBR因為在無錫蘆村的成功應(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)，可以看作是對活性污泥法進行的生物膜改造：將掛膜載體持留在反應(yīng)器中，形成活性污泥(懸浮生長)與生物膜(附著生長)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)勢菌群，期待可以大幅度升級污染因子去除的能力。

實際應(yīng)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(dāng)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，MBBR本就是純膜為主，引入中國后卻更多走了泥膜路線，有三個主要原因：一是于北歐的水質(zhì)和氣候特點，純膜的優(yōu)勢更明顯；二是最普遍的場景--原位原池改造，泥膜能發(fā)揮泥、膜兩種特長；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)等四門跨學(xué)科聯(lián)合，特別是計算機信息學(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)濟有效性等優(yōu)勢，可在不增加池容和污泥產(chǎn)率的設(shè)計條件下，以最少工程量和投入達到一級A、準四類甚至準三類等嚴格排水標準。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)、運營描繪了一種理想形態(tài)。

編輯：李丹

純膜MBBR在國內(nèi)的案例資料，取自思普潤公司

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

我依此而將其在國內(nèi)的發(fā)展劃分為三個時期：

2002-2008試點時期，集中克服模仿復(fù)制和本土化的困難

2008-2015擴張時期，逐步破解實踐應(yīng)用和穩(wěn)定性的問題

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

當(dāng)鏡頭拉近，三個時期恰好可以對應(yīng)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)具有幾乎同時同步的發(fā)展步頻。2008年，它們在太湖北畔發(fā)生了第一場匯集和激烈交鋒，是環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新史無論如何都要記錄的標桿大事件。

破壞式創(chuàng)新  中國第一個一級A

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

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

2008年，無錫蘆村污水廠被選為先行試點，針對氮磷營養(yǎng)物以城鎮(zhèn)一級A標準進行改造。由于少有先例，便在前期廣泛邀請學(xué)術(shù)界、企業(yè)界展開了一場中試比選，一時間擾動了近半個環(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，取自思普潤公司

項目的勝出者MBBR和敗者中的強者MBR，成為最后的最后脫穎而出的兩個“一級A”工藝。

MBBR與MBR，英文差一個“B”，漢語名字中都有一個“膜”，代表了水處理這個行當(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)，一個是人造服務(wù)于自然的生物膜法，不同于活性污泥法；一個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，演繹了一個時代的雙驕戲碼，竟也同時體現(xiàn)為兩個陣營創(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，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、何時行動、怎樣節(jié)奏，才能順利切入到最適合的場景？

在《環(huán)保回憶錄》一書中，王凱軍老師這樣評價“一級A”的結(jié)果：“標準是部委、設(shè)計院、環(huán)保公司等各個利益方權(quán)力平衡的結(jié)果，里邊還有很多具體問題，現(xiàn)在還在爭論，比如為什么采用一級A？當(dāng)時我和建設(shè)部共同論定的，它其實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(nèi)就已經(jīng)有多家單位開始了MBBR的引進和研究工作，但都無法解決流化、掛膜和堵塞的問題，導(dǎo)致不被市場所接納。彼時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，本質(zhì)上尋求的都是“原理更簡單、投資更低”，占地、效率、甚至穩(wěn)定達標都還是次一級需求；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“時間”為“時機”做好準備。

到2008年以后，MBBR得以借道“一級A”重新定義主流，引入一系列新的價值主張時，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 VS 破壞-擴容、翻建市場

主流-常規(guī)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(fù)改造 VS 破壞-一次性前瞻式改造

這些“破壞式”不會一蹴而成，而是逐步、相繼被市場接受，“戰(zhàn)略前瞻”還包括“戰(zhàn)略定力”，整個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”到最佳時機的到來。

浩浩蕩蕩的提標、提效運動，標志著環(huán)境產(chǎn)業(yè)由“規(guī)模時代”邁向“效果時代”，標準、穩(wěn)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(yīng)，使短時間內(nèi)便實現(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第二時期的中心議題。

靈變與恪守  標準、成本、穩(wěn)定性

我將三大需求對應(yīng)為三個創(chuàng)新突破的基本路徑——標準、穩(wěn)定性、成本，作為效果時代評判創(chuàng)新創(chuàng)意的一個通用模型。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》標準發(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目，MBBR的國際支系便戰(zhàn)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(tǒng)、自主創(chuàng)造。

原位提標：格子的故事

標準和對標準的監(jiān)管，是政策意志力在執(zhí)行層的表現(xiàn)。

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

編輯：李丹