【名人演讲】够了！活性污泥用了100年了，我们需要真正的新工艺新思路！

Willy Verstraete教授是比利时根特大学(Universiteit Gent)微生物生态与技术实验室(LabMET)的主任，也是国际水协会污水资源回收工作组(IWA Resource Recovery from Water Cluster)的主席。国内的同行可能对他另一个头衔更为熟悉——中科院“爱因斯坦讲席教授”。这是当年中科院实施知识创新工程工作以来推出的人才培养项目，每年通过邀请10—20名世界顶尖科学家来访讲学和选派中科院优秀科研骨干人才进行学术回访等形式，加强中科院科学家同世界顶尖科学家的联系与交流。

Verstraete教授是探索污水处理资源回收的先行者。他在污水好氧生物处理、污水/污泥及固废的厌氧消化、污染土壤及沉积物生物修复、饮用水生产的设计与运行管理等研究领域都享有很高的国际声誉。

2014年在葡萄牙里斯本举行的第九届国际水协会世界水大会（IWA World Water Congress 2014）上，他就污水的资源回收这一话题作了30分钟的主题发言。尽管三年过去了，Willy Verstraete教授演讲中的很多观点依然处于“超前”状态，而且在当今可再生能源技术跨界整合要求愈发普遍的背景之下，Verstraete教授的讲话更具启发性了。今天我们就给大家分享他的演讲视频，并概述其中的主要观点和内容。

我们是“处理”东西的大师

Willy Verstraete教授的发言包括五个部分。

在演讲开头，Verstraete提出了这么一个观点：“我们有能力把东西“处理掉”(make things disappear)。在把东西弄掉这方面，我们是大师级的。我今天要给大家聊聊变革。社会的变革很多时候不是逐渐推进的演变，而是一种休克疗法。这需要有人站在社会和时代的前头，在适当的时间和地点，提出前人从未提过的问题。如今，我们应该要问自己这样一个问题：我们如何才能更具前瞻性地思考问题？推动行业变革的动力

Verstraete教授指出污水处理行业有两大使命：一是从工业和市政污水厂回收能源、清洁水和其他有价值的物质；二是应用水循环技术减缓气候变化给社会带来的压力，促进可持续发展。

降低能耗是水处理行业回收能源的首要动力所在。整个水处理行业消耗了全球1%的电能。能耗成本占水处理公司的总成本比例逐年增加，一些公司甚至达到了50%。而活性污泥工艺正是主要的能耗源头，比例约为55%。

污水本身则是第二个动因——污水富含各种资源和物质。Verstraete教授给我们做了如下总结：要是能从污水中回收清洁水、热能、电能、生物炭以及氮磷等资源，污水厂能从每人一年产生的污水中回收价值80欧元的资源。

但现在的问题是，我们不仅耗费大量的能量来处理污水，而且实际上把污水的可回用资源浪费掉了。也就是说现在的污水厂在毁坏资源，这是不可持续的，还让污水厂成为气候变化的间接源头。从这角度来看，尽管污水厂的能保证出水达标排放，但实际上其还有很多职能未能实现。旧时代的老一套和“特立独行”的探索

Verstraete教授指出水处理行业面临了很多问题和挑战，但这个行业也一直在寻找改进方法，然而，污水处理毕竟是一个传统保守的行业，这种进步更多时候是渐进式的。Verstraete教授举了四个例子：

1.    热能回收 – 给房屋加热或者存储在地下

2.   分离纤维素 – 污泥产量减少40%，回报周期约7年

3.   微生物燃料电池(MFC)和生物电化学技术(BES) – 回收电能/化学能，但规模停留在毫升或者升的数量级水平

4.   污泥预处理 – 如污泥热水解/超声波降解，可溶性COD翻倍，自由亚硝酸(FNA)的可硝化性也翻倍

有趣的是，一些在我们行内认为是“革命性”的新突破新工艺，在Verstraete教授看来，只不过是老一套的污水处理框架中走出的“特立独行的小马” (Mavericks in the ‘old’ line of sewage treatment)。言下之意，这些新探索并没有跳出旧框架的思路，依旧没有真正把污水视作资源来对待，只是想在处理污水的同时，回收部分资源。他点名列出的六匹“特立独行的小马”包括：

1.    Nereda好氧颗粒污泥

2.   和其他可再生能源技术的整合( 如太阳能、风能)

3.   把污水厂当做一个“能源缓冲带(engery buffer)”来运行 – 峰值用电时间段停止曝气

4.   生物沼气的升级成为天然气

5.   Demon-Oland/CANDO等脱氮技术

6.   鸟粪石的回收

Verstraete教授并不是否定这些技术，相反，他也认为这些技术的整合很棒很美，只是没有真正地把焦点放在真正意义的回收上。他尤其强调了我们目前对氮的处理可以说是失败的。他提到目前全球2%的能耗都用在基于哈柏法(Haber-Boschprocess)的合成氮工艺上，例如肥料、食物等。所以污水厂要是能回收氮，也会对全球节能降耗作出巨大贡献。 怎样才是真正的进步？

Verstraete教授用下图阐释了他认为的水循环的正确打开方式：

他认为过去那种线性的处理排放的方式已经过时，未来的污水可以通过分散和集中两种方式来处理，但目标都是实现资源的回用。对于分散式的情况来说，他说教育是提高大家对污水资源回用的接受度的关键所在；而对于更普遍的集中式处理，Verstraete教授则说“需要重新设计！100年的活性污泥处理法已经够了！”

Verstraete教授提出了“新城市新陈代谢”的概念。其中关键就是利用协同消化的厌氧工艺将厨余垃圾跟污水处理结合起来。他介绍了几个典型的污水处理厂案例，包括了比利时的Koksijde，新加坡的NEWater和美国的Orange County再生水厂。他也认同“稀释是一种污染”的观点，利用厌氧消化技术能更好地利用和回收碳源。

接着Verstraete教授指出污水处理行业需要更好地理解需求端的诉求，诸如金属和稀土资源的回收、二氧化碳的捕获、可使用的蛋白、食物和饲料等都是市场端需要的产品，也是技术上可以从污水中回收的资源。他还开玩笑说大家不知道我们在餐厅吃的鱼的饲料50%都来源于人类粪便。

在报告最后，Verstraete教授指出污水和污泥蕴含许多资源，有大量空间让我们去发挥，去创造新的可能性。他强调最重要的还是让水循环技术变得更加可持续，以及通过污水资源回收为下一代的水处理工作者打造新的生产实践案例和更多的就业机会。而实现这些进步，我们还需要在以下四方面做出改变：

强化污水进水的有机负荷

建立新的行业典范

规模化

按时按规交付产品和服务