近日，由北京排水集團建設的國際首座城市污水厭氧氨氧化項目通過技術成果鑒定，成為國際上率先建成并成功運行的一座典型城市污水厭氧氨氧化工程項目，研究成果達到國際領先水平。市排水集團表示，下一步將逐步推動“紅菌”技術在污水處理領域的應用。

    “紅菌”技術可節約電耗、減少排放

    近日，北京青年報記者在方莊污水廠看到，生化池中的污水“咕嘟咕嘟”冒著泡。池子兩邊每隔一段距離就布置一個可提升載體模塊。工作人員搖動搖柄，漸漸從水中升起或方形或球形的生物載體，其表面可見有紅色菌體附著，“這就是污水脫氮的主角——厭氧氨氧化菌，由于其聚集體呈現紅色，我們叫它‘紅菌’。”北排厭氧氨氧化技術帶頭人張樹軍解釋。

    張樹軍介紹，氮素超標的含氮廢水排入水體中，會導致水體黑臭、水華、赤潮等環境污染，因此脫氮是水污染防治的重點和難點。傳統的生物脫氮工藝需要多種菌接力棒似的參與，反應途徑很長；而厭氧氨氧化技術（即“紅菌”技術），不僅能夠將脫氮途徑大大縮短，而且無需投加碳源，理論上曝氣電耗可節約60%，同步減少溫室氣體的排放，是目前為止最高效、最節能、最環保的污水脫氮技術，也是污水處理領域實現“雙碳”目標的高科技利器。

    自主研究成果達國際領先水平

    張樹軍團隊對于“紅菌”的研究已經歷了17年“長跑”。2006年，北京排水集團把“紅菌”技術作為1號研發課題。然而當時國內只有少數科學家在進行相關小試和機理研究，基礎研發和工程化的難度極大。

    沒有菌種，沒有技術，沒有配套設備，想要獨立研發“紅菌”脫氮技術，需要從零開始。“‘紅菌’本身很難富集培養，當時想向別的單位借‘種’，人家也只是讓我們看看，壓根舍不得，真是‘一粒難求’。”為盡快掌握“紅菌”培養方法，張樹軍在簡陋的鐵皮房里開始了連續測量，并根據試驗結果不斷改造培養器、優化培養條件。終于，在第三年的農歷大年初四，他驚喜地發現培養器里緩慢冒著氣泡，“紅菌”富集第一步成功了。

    從2009年起，北京排水集團加快研發腳步，實現了一系列突破：在國內率先突破“紅菌”工程化培養瓶頸，同時首次實現“紅菌”工業化培養，建成全球最大的菌種基地，打造出純中國制造的RENOCAR公式紅菌脫氮技術，獲得“華夏建設科技進步一等獎”，技術成果達到國際領先水平。

    這之后，北京排水集團開始嘗試在垃圾滲濾液、工業廢水等多種復雜高氨氮廢水中進行“紅菌”技術的推廣應用，并取得了成功，實現了污水“紅菌”脫氮的產業化跨越。

    方莊項目實現長期穩定運行

    與高氨氮廢水相比，城市污水中的氨氮含量并沒有那么高，實現穩定的短程硝化、“紅菌”富集培養及冬季低溫活性維持更難，如何在更為大量的城市污水處理中運用“紅菌”脫氮，成為了北京排水集團新的課題。于是，2017年，當國內外在城市污水“紅菌”脫氮方面的研究仍處于實驗室階段，未見工程案例報道之際，北排在方莊污水廠建設了城市污水“紅菌”實際工程項目。“城市污水短程硝化穩定維持”、“低基質厭氧氨氧化菌的持留與富集”及“冬季低溫下功能菌活性維持”等國際公認的技術難題一一被攻克。

    經過三個冬季低溫期考驗，目前方莊的項目實現了長期穩定運行，出水總氮平均值遠低于北京市地方標準的要求。同時，與傳統生物處理工藝相比較，無需外加碳源，曝氣能耗降低40%以上，剩余污泥產量降低50%以上，溫室氣體減排40%以上。北京市重大科技項目驗收后評價其為：“國際上率先建成并成功運行的一座典型的城市污水厭氧氨氧化示范工程，研究成果達到國際領先水平。”

    北京排水集團表示，城市污水“紅菌”技術為我國大規模的城鎮污水處理廠提供了全新的升級換代技術，具有極大的市場應用前景，開啟了污水處理新紀元，下一步，將逐步推動該技術在污水處理領域的應用。