思普潤與MBBR的發展與展望
——青島思普潤水處理股份有限公司 殷建文
各位領導，各位專家，各位同仁，大家上午好！我是青島思普潤水處理股份有限公司的殷建文，很高興又能跟大家在一年一度的提標大會上相聚。下面由我代表公司，向大家匯報“思普潤與MBBR的發展歷程”，并分享一些對于技術未來發展的思考。
思普潤坐落于美麗的青島西海岸新區，毗鄰小珠山。自2006年成立以來，專注于MBBR技術13年，以每五年為一個單位，今年是第三個五年。每一個五年，思普潤都賦予了MBBR新的內容和含義。
一五·MBBR引進吸收·工藝包
06到10年是思普潤的第一個五年，思普潤完成了MBBR工藝的引進并吸收。
在08年之前，國內多個團隊嘗試MBBR，但是無一例外，最終都倒在了懸浮載體流化和攔截的問題上。本質原因就是把MBBR工藝當成簡單的設備集合，懸浮載體被看成塑料制品，攔截系統被看成不銹鋼多孔板；客觀原因是單純引進，沒有考慮到國內實際進水毛屑纖維多、預處理設施普遍效率低的實際情況，單純模仿缺乏吸收。
2008年，太湖藍藻爆發，要求環太湖污水廠提標至一級A，無錫蘆村便是其中之一。考慮蘆村沒有擴建用地，升級改造擬采用MBBR進行原位強化提標。因為當時沒有成熟經驗可以借鑒，業主也充滿了疑慮。所以業主組織了多個廠商進行現場中試比選，然后讓中試效果最好的兩個分別進行了2.5wt的工程性驗證。球形填料仍舊沒有擺脫流化和攔截的問題，沒有成功；思普潤的MBBR實現了良好流化和有效攔截，最終承接了該項目的整體實施，讓無錫蘆村成為國內首個將MBBR成功應用于大型污水廠的工程案例。
蘆村項目的實施，除了工程上的示范，技術上也建立了一條MBBR強化硝化和反硝化的蘆村路線：我們根據TN處理需求，切割部分好氧池容優先滿足反硝化所需池容；好氧池容不足的部分，投加懸浮載體予以補足，強化硝化。所以通過池容的布置，懸浮載體投加在好氧區，同樣可以實現總氮的強化。這也形成了國內第一代MBBR技術，概況起來就是：蘆村路線+循環流動池型+圓柱狀450的SPR-I代懸浮載體。
無錫蘆村已穩定運行11年，運行良好，這也是國內運行時間最長的MBBR工程實例，形成的技術為MBBR在國內的發展奠定了基礎。同時，思普潤形成了MBBR工藝包的概念，從設計、設備、到安裝調試，形成了初步的價值服務鏈。
隨后山東濟寧中山公用、青島團島、李村河、高新區等大型污水廠MBBR的實施，更進一步驗證了思普潤MBBR工藝包的成熟和可靠，也讓MBBR在抵抗進水沖擊、應對高基質濃度、應對工業廢水摻雜比例較大、全地下污水廠等場景下，得以應用并獲得了良好的效果。通過大量工程落地也進一步驗證了：只有把MBBR當成工藝包看待，掌握懸浮載體、攔截篩網、曝氣、推流攪拌等單體設備之間的關系，才能解決流化和攔截問題。現在還有人提出對于填料流化的擔憂，我只能說，那是我們十年前在研究的事情。
二五·MBBR硬件升級·交鑰匙工程
從11到15年，是思普潤的第二個五年，思普潤進行了MBBR工藝包硬件上的升級。隨著國內一級A提標改造工作的擴大化，各種工藝、各種難點的污水廠提出采用MBBR技術的需求，我們發現，已有的第一代MBBR技術已不能滿足需求，需要對硬件進行升級。
首先，針對懸浮載體，為了進一步提高系統的容積負荷，我們研發并量產了SPR-III代懸浮載體，有效比表面積達到800m2/m3；相比之前的450和620的懸浮載體，同樣的外觀尺寸、相同單位體積下，處理能力更高。
同樣，對于流化池型，我們從傳統的循環流動池型，升級為微動力混合池型。所謂微動力，相比傳統的循環流動，省去了推流器的使用，通過曝氣的不均勻布置，實現懸浮載體的均勻流化，從而節約生化段的運行能耗，進一步提高了流化效果，從根本上解決了推流器磨損問題。
對于攔截篩網，我們也進一步采用淹沒式攔截方式，能夠有效改善池內流態，防止篩網堵塞。硬件的升級，讓MBBR在各類池型、水力條件下，均能夠靈活的鑲嵌入活性污泥系統，實現原池改造。
2015年完成的李村河擴建項目應用了思普潤第二代MBBR技術：微動力混合池型+淹沒式攔截篩網+800三代懸浮載體。李村河原廠內共擴建8wt/d，在原一期、二期原池增量3.5wt/d，三期新建4.5wt/d。
項目完成后，該項目通過了“中國城鎮供水排水協會”的專家鑒定，專家通過現場參觀、質詢討論，對新一代MBBR技術給予了肯定，為MBBR在國內準四類的進一步推廣，打下了技術基礎。
與此同時，思普潤參與編制了《水處理用高密度聚乙烯懸浮載體填料》行業標準。該標準規范了不同類型懸浮載體的有效比表面積，并對其材質，尤其是生產過程中不能使用回收料、不應添加炭黑或其他顏色的染料做出了明確限定，以確保懸浮載體的使用壽命。行業標準中，首次提及了MBBR工藝的重要設計參數——膜面負荷的概念。因為生物膜不同于活性污泥，不能用換算生物量的方式設計，而應該以單位有效膜面積的處理能力作為設計指標參數。
從11-15年，思普潤在北方完成了低溫、高鹽的大量典型項目。像烏拉特中旗，冬季最低溫度僅6℃，突破了傳統活性污泥法對于硝化溫度的極限；像唐山海港，因海水倒灌管網，導致污水廠進水氯離子濃度較高，波動較大，MBBR的應用穩定了系統的處理效果。不論是低溫、高鹽，MBBR的優異性能，都顯示了在特定水質下，生物膜脫氮性能優于活性污泥。
面對進水水質復雜的嘉興崇福、臺州黃巖等污水廠，思普潤秉持專業精神，一直陪伴業主，最終實現達標；同期，我們完成了“懸浮載體及產業化”的國家水專項示范工程——洛陽澗西污水廠的項目，獲得了專家的一致好評。
第二個五年，MBBR硬件進行升級，我們提出了交鑰匙的理念，與業主同時簽訂水質保障協議，承諾水質達標后再移交，并始終堅持這一承諾。
三五·MBBR軟件升級·運行優化增值服務
經過十年的發展，思普潤MBBR雖然取得了一定的成績，但我們對于機理的探索相對滯后，這也對MBBR的進一步發展和推廣應用產生了影響。公司在三五期間，加大了對于MBBR工藝深度和寬度的研究。
第一個方面，MBBR強化硝化的機理研究。MBBR給大家的直觀效果，就是增加生物量，進一步的，生物膜泥齡遠高于活性污泥，有利于強化硝化。通過對已有項目的追蹤，我們發現，生物膜上硝化菌群豐度是活性污泥的10倍，且優化了硝化菌群的種屬。
第二個方面，泥膜復合系統中，泥膜的關系研究。由于國內是提標改造，考慮經濟因素，實質上泥膜復合是以泥為主，膜作為泥的補充，承擔部分硝化功能。這就導致，國內的泥膜復合工藝，泥與膜關系的特殊性，既有合作又有競爭。活性污泥的比表面積很大，對于基質和溶解氧的爭奪能力強，在競爭中處于優勢地位，好氧區更容易獲得溶解氧，缺氧區更容易獲得碳源。大量工程研究發現，在夏季，污泥活性較高，填料生物膜會變薄，表現出活性污泥承擔絕大多數硝化負荷；在冬季，污泥活性下降，填料生物膜增厚，表現出生物膜承擔部分或主要硝化功能。另外，在系統受到沖擊時，本質上就是進水負荷的突然提升，此時有利于釋放潛在的生物膜處理能力，提高出水穩定性，這也是泥膜競爭和合作的表現。
第三個方面，就是關于MBBR強化反硝化研究。首先，就是直接在缺氧區投加懸浮載體。對于此技術路線，我們建議慎重使用。因為對于反硝化，核心是碳源和生物量，MBBR嵌入缺氧區，解決的是生物量的問題。而國內水質多是低C/N污水，主要問題是碳源，單純增加生物量難以顯著提高反硝化效果。因生物膜對于碳源的爭奪、水解利用能力遠弱于活性污泥，所以前置缺氧區投加懸浮載體意義不大，反而會增加運行能耗。而采用MBBR后置反硝化則是實現途徑之一，尤其是在后置純膜MBBR工藝上，其容積負荷高，對碳源利用率也較高。其次，有了生物膜強化硝化作為基礎，通過池容切割，可以實現強化反硝化。具體路線有兩種：一種上面提到是無錫盧村路線，一種是青島李村河路線，差別是李村河路線切割好氧給后缺氧，形成巴頓甫。Bardenpho（巴頓甫）比傳統的AAO多出了后置缺氧區和后好氧區，主要著眼于TN的保障。隨著部分區域準IV類標準的出臺，對于TN有了進一步嚴格的要求。而傳統AAO依賴于回流進行TN去除，受回流比的限制，若要實現更高總氮去除，需要在后端再增加如反硝化濾池等工藝，水廠運行兩段生化，管理不便，運行費用高。通過池容分置，將MBBR工藝鑲嵌到Bardenpho(巴頓甫）前好氧區，無需擴建，可根據原水碳源情況合理回流，最大程度、最高效的利用原水碳源，實現總氮達標。
我們對于完成項目追蹤的另外一個收獲，就是在多數項目上，填料區均發生了顯著的同步硝化反硝化現象。生物膜分層分布的特點，為同步硝化反硝化的出現創造了條件。通過優化控制，尤其是在冬季生物膜厚度在120-150微米的時候，同步硝化反硝化對TN去除貢獻能超過10%。我們以進水TN=50mg/L為例，有5mg/L通過同步硝化反硝化途徑去除，如果這部分TN通過外加碳源去除，則需要噸水0.15元的碳源投加費用，而懸浮載體同步硝化反硝化的優化運行，則節約了這部分碳源投加，3-5年節約的碳源費用能夠回收MBBR改造的一次性投資。
新周污水處理廠提標改造的業績，充分發揮了MBBR的上述優勢。該項目16萬噸/天，是寧波首個準IV類提標改造項目。該項目充分體現了MBBR鑲嵌到Bardenpho(巴頓甫）中對于硝化、反硝化的強化作用，以及對于深床反硝化濾池TN保障功能的替代作用，生化段出水TN可穩定<10mg/L，與改造前相比，生化段多去除了6mg/L的TN，極大節約了的碳源投加。我們的技術團隊通過陪伴業主、跟蹤優化運行，提高MBBR增值服務，為業主實現了MBBR的最大化效益。
不止在北方及長三角地區，MBBR得以廣泛應用，在水質更低的珠三角，思普潤MBBR也應用廣泛。如深圳橫嶺、佛山鎮安高明、廣州大坦沙等一系列大型污水廠，MBBR均強化了處理效果，提高了抗沖擊負荷能力，節省了外投碳源，穩定保障越來越嚴苛的出水標準。
到目前，思普潤已完成了150余項，800萬噸的MBBR應用業績，做到全球MBBR處理體量最大。多年的工程積累和對于MBBR機理的探索，獲得了用戶和專家的一致認可，近期通過了住建部對我司MBBR的技術評估，并被專家組鑒定為工程“國際領先”。這既是對我們以往工作的高度肯定，也是對未來我們工作的鼓舞和期望。
我們也將MBBR工藝的上述優點，拓寬應用到多個領域，
①在自來水水源地及微污染水領域的應用，我們在鹽城亭湖30萬噸/天的水源地微污染水項目，通過在預處理段采用純膜的MBBR技術，高效去除氨氮，確保氨氮在1mg/l以下，證明了MBBR在貧營養條件下的效能，為MBBR純膜應用領域的拓寬奠定了基礎。
②我們將MBBR工藝耐沖擊、耐低溫、運行維護簡便等特征集成到一體化設備中，目前思普潤MBBR一體化設備在上海崇明島、青島、重慶等多地共完成了200多個站點，運行情況良好。
③基于MBBR的厭氧氨氧化技術，我們研發團隊自2013年開始就立項研究。我們從側流高氨氮廢水入手，經歷小試、中試、生產性驗證到工程化，一路走來，歷時6年，目前已完成了多個自養脫氮工程化項目，總處理負荷超過2000千克/天。我們自主研發的一體化自養脫氮技術，利用懸浮載體分層分布的特點，富集氨氧化菌和厭氧氨氧化菌，形成了具有自主知識產權的Nauto®技術。下一步，我們逐步從側流向主流邁進，我們的先天優勢就是側流的Nauto®技術積累，以及已完成的800萬噸MBBR工程項目，能夠靈活的將側流技術向主流轉化。不論是同步硝化反硝化，還是一體化自養脫氮，核心都是生物膜的控制。只有控制好反應條件，實現生物膜分層分布，才能可控的實現上述效果，這正是我們的核心價值所在。
MBBR的主要處理對象是營養元素，為了實現全指標達標，思普潤結合MBBR的特點，引進吸收了超效分離技術、高級氧化技術等，應對SS、TP和難降解有機物，為最終實現全指標達標提供保障。
第三個五年，思普潤通過對MBBR軟件上的升級，增加了其研究深度；自養脫氮、純膜法、微污染水、一體化方面的工程應用，拓寬了MBBR應用寬度；結合其他技術共同實現污水廠全指標達標，形成了思普潤的完整的價值鏈服務——即為業主提供售前的設計咨詢、售中的安裝調試）、售后的優化運行，這種全過程、全生命周期的技術服務。面向第四個五年，思普潤目標指向能源平衡的凈水廠。
四五·MBBR理念升級·能源平衡凈水廠
結合國內頂級專家對“面向未來污水處理概念廠”的規劃，我們建立了我們自己的能源平衡凈水廠的路線，希望早日實現水源回用、資源回收、能源平衡的凈水廠。這也是我們企業的愿景，履行人類對環境可持續發展的責任，創建人與自然的和諧。
思普潤200多號人，從早到晚專注于MBBR技術的研究及應用。我們繼續保持對技術、對MBBR的敬畏精神，做好推廣者和守護者的神圣使命！攜手和在座的廣大水務人，做一個有情懷、有使命、有擔當的環保人！謝謝大家！
