近日，北京排水集團自主研發、設計、建設并成功穩定運行的國際首座短程硝化厭氧氨氧化城市污水處理工程——北京方莊城市污水厭氧氨氧化項目，斬獲2024年國際水協(International Water Association，IWA)項目創新獎(Project Innovation Awards, PIA)研發突破類金獎，IWA項目創新獎自設立研發突破類獎項以來，亞洲項目首次榮獲該類別金獎。

    這項利用“紅菌”處理城市污水的技術可在提升出水水質的前提下降低成本，促進污水資源與能源回收利用，有效降低碳排放。未來，這項技術還將在本市城市污水處理領域進一步推廣。

    在方莊污水處理廠，工作人員從生物池中提起的模塊載體上附著大量“紅菌”，起到為污水脫氮的作用。走近北京排水集團方莊污水處理廠的生物池，正在處理中的褐色污水在曝氣裝置的作用下翻滾出細碎的泡沫。生物池每隔一段距離就設有一個可升降的裝置，工作人員搖動手柄，纜繩從污水中拉出一個或方形或球形的模塊載體，表面密密麻麻附著著一層紅色菌體，“這就是這項污水處理技術的核心所在，起到污水脫氮作用的厭氧氨氧化菌，也叫‘紅菌’。”北京排水集團首席科學家、科技研發中心高級技術主任、北京學者張樹軍說。

    “如果城市污水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，因此脫氮是水污染防治的重點和難點。”張樹軍介紹，污水厭氧氨氧化是公認的綠色低碳污水脫氮升級換代技術，與傳統生物脫氮工藝相比較，厭氧氨氧化反應途徑短、速率快，能降低曝氣能耗，節省脫氮藥劑，還降低污泥產量，減少溫室氣體排放，是環境領域面向未來的核心關鍵技術，也是污水處理領域實現“雙碳”目標的高科技利器。

    張樹軍介紹，“紅菌”這種古老得幾乎與地球同齡的原始菌群。1億個攢在一起的體積與芝麻粒相當，卻能“吃”掉10倍于自己體重的氨氮污染物，而且幾乎不產生污泥。用“紅菌”治污可有效解決水環境治理普遍面臨的由氨氮污染造成的水體黑臭、水華、赤潮等問題。

    方莊污水處理廠是國際上第一座城市污水主流厭氧氨氧化工程，設計規模為7200立方米每天。在這里，污水經過細格柵、沉砂池、初沉池等物理處理后，流入生物池開始進行生物處理，“紅菌”也正是在這一環節發生作用。張樹軍表示，利用“紅菌”脫氮能顯著降低曝氣能耗60%，外加脫氮藥劑節省100%，并最大限度地減少污泥產生。

    方莊污水處理廠，經過“紅菌”脫氮處理后的污水還清，工作人員在水中投放了魚苗。“紅菌”脫氮的效果十分顯著。生物池中的污水經過“紅菌”處理后流向二沉池，這里可實現活性污泥和水的分離。只見二沉池水質清澈，沒有一絲異味，水中生長著水草，還有魚兒歡快暢游。“這是我們之前投放的小魚苗，現在都長大了，有的還繁殖了小魚，也側面印證了污水處理的效果。”張樹軍說，目前，方莊城市污水厭氧氨氧化項目已實現穩定運行，出水水質接近地表Ⅳ類水體，在水溫11.6℃-28.9℃之間、無外加碳源和除磷藥劑的情況下，出水平均總氮和總磷濃度分別為4.21mg/L和0.22mg/L，一體化厭氧氨氧化區的總氮去除貢獻率達到78.2%。與傳統污水處理工藝相比，項目污水處理成本顯著降低，能耗降低40%以上，運行成本降低25%以上。

    根據測算，若北京市區內所有城市污水處理廠均采用厭氧氨氧化工藝，在達到相同出水水質情況下，每年可節省電耗2.5億千瓦時，甲醇8.8萬噸、聚合氯化鋁10.8萬噸，剩余污泥減少4.4萬噸（干泥），二氧化碳排放量減少16.2萬噸。未來，北京排水集團也將繼續提高方莊項目污水處理能力，進一步推廣應用“紅菌”技術處理城市污水。（北京日報客戶端 中國污水處理工程網）