近日，北京青年報記者從北京排水集團瞭解到，由該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鑑定，成為國際上率先建成併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。這意味着其在自主培育出厭氧氨氧化菌（俗稱紅菌）、首次實現紅菌工業化培養、在多種複雜高氨氮廢水中進行紅菌項目的推廣應用之後，又在城市污水處理中率先建成厭氧氨氧化示範工程。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。
在方莊污水廠的生化池中，北青報記者看到，污水“咕嘟咕嘟”冒着泡。池子兩邊每隔一段距離就佈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型或球型的生物載體，其表面可見有紅色菌體附着，“這就是污水脱氮的主角——厭氧氨氧化菌，由於其聚集體呈現紅色，我們叫它‘紅菌’。” 北排厭氧氨氧化技術帶頭人張樹軍解釋説。
據張樹軍介紹，如果城市污水、工業廢水、養殖廢水和垃圾滲濾液等含氮廢水中的氮素超標排入水體中，會導致水體黑臭、水華、赤潮等環境污染，因此，脱氮是水污染防治的重點和難點。“傳統的生物脱氮工藝，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），不僅能夠將原來冗長的脱氮途徑大大縮短，而且無需投加碳源，理論上曝氣電耗可節約60%，同步減少温室氣體的排放，是目前為止最高效、最節能、最環保的污水脱氮技術，是污水處理領域實現‘雙碳’目標的高科技利器。”張樹軍説，其團隊對於紅菌的研究已經歷了17年的“長跑”。
2006年，北京排水集團就把“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，想要獨立研發紅菌脱氮技術是從零開始。“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，壓根捨不得,真是‘一粒難求’。”張樹軍回憶説，為儘快掌握紅菌培養方法，張樹軍在簡陋的鐵皮房裏爭分奪秒開始了對培養器的pH值、氨氮、總氮等20餘項指標的連續測量，並根據試驗結果改造培養器，優化培養條件。就這樣日復一日，終於在第三年的大年初四，他驚喜地發現培養器裏緩慢冒着氣泡，紅菌富集第一步成功了!
自主培養出“紅菌”只是技術攻關的第一步，從2009年起，集團繼續加快研發的腳步，實現了一系列的首次突破。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;打造出純中國製造的RENOCARⓇ紅菌脱氮技術；並獲得“華夏建設科技進步一等獎”，技術成果達到國際領先水平。
這之後，北京排水集團開始嘗試在垃圾滲濾液、工業廢水等多種複雜高氨氮廢水中進行了紅菌技術的推廣應用，並取得了成功,實現了污水“紅菌”脱氮的產業化跨越。
然而，與上述高氨氮廢水相比，城市污水中的氨氮含量並沒有那麼高，實現穩定的短程硝化、紅菌富集培養及冬季低温活性維持更難，如何在更為大量的城市污水處理中運用紅菌脱氮，成為了北京排水集團新的課題。於是，2017年，當國內外在城市污水紅菌脱氮方面的研究仍處於實驗室階段，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“冬季低温下功能菌活性維持”等國際公認的技術難題一一被攻克。“紅菌主要吃兩種東西：氨氮和亞硝，在低温的時為了讓它在載體上能持留、不脱落還能生長，就必須想辦法把它愛吃的送到嘴邊上。池子裏‘咕嘟’冒着泡正是通過曝氣的方式將兩種物質送到紅菌的載體上，讓其能吃飽、富集。”張樹軍介紹説，在摸索的過程中是動足了腦筋。像剛開始給紅菌“餵食”時是通過攪拌的方式，但攪拌不充分，“營養”送不到嘴邊，之後才改為曝氣；而紅菌生長的載體也是一改再改：由球狀變成板狀，又變成長出很多翅膀的六邊形，以避免紅菌富集後將表面擋死，污水進不去。
據悉，經過三個冬季低温期考驗，目前方莊的項目實現了長期穩定運行，出水總氮平均值為4.21mg/L，最低達0.46 mg/L，遠低於北京市地標B（DB11 890-2012）出水總氮15mg/L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，剩餘污泥產量降低50%以上，温室氣體減排40%以上。北京市重大科技項目驗收後評價其為：“國際上率先建成併成功運行一座典型的城市污水厭氧氨氧化示範工程，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”技術為中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，開啓了污水處理新紀元，下一步，將積極逐步推動該技術在污水處理領域的應用。
文/北京青年報記者 解麗
編輯/彭小菲