十五五期间城市水务高质量发展暨存量市场质效提升
——以“三不”理念实现污水厂“四个原位”转型升级
朱扣 李彭 赵东华 谷为民
摘要
“十五五”时期，我国城市污水处理行业全面迈入存量优化与低碳提质阶段。面对土地瓶颈、排放标准趋严与碳减排压力，传统“停产扩建”模式已难以为继。在不减产、不断水、不停产前提下，通过“原位增产、原位提质、原位增效、原位降碳”实现系统性能重塑，正成为行业新范式。本文基于BioCleaner强化固载微生物技术的工程实践，剖析其“无污泥累积、低MLSS、膜兼容性强、无需新增构筑物”四大核心优势，提出其与MBR深度协同的原理路径，探讨存量污水厂原位升级的适用性与推广价值。
关键词：十五五规划；污水厂提质增效；原位改造；强化固载微生物；BioCleaner；无污泥；膜兼容；降碳
1 引言
“十五五”开局，城市污水处理已从“增量建设”转向“存量提质”。全国多数污水厂服役超10年，普遍面临负荷饱和、出水波动、能耗高企、污泥处置压力陡增等难题。国家“双碳”战略与再生水利用政策叠加更高要求，迫使行业从“规模扩张”转向“系统再生”。
如何在不减产、不停产、不断水条件下实现系统性跃升，成为水务企业与地方政府共同破解的命题。传统改造依赖土建扩容或工艺更替，周期长、投资高、风险大；而原位改造技术以低干扰、可持续、高兼容为特征，为存量水厂高质量发展开辟了新路径。
2 “三不”理念：从运行底线到创新引擎
“三不”——不减产、不断水、不停产——既是污水厂安全运行的底线，更是技术创新的刚性约束与倒逼动力。
在“三不”框架下，任何改造必须同时满足：
• 在既有反应池内实施强化，不中断进出水连续性； • 在维持现有负荷前提下，提升处理能力与出水水质； • 在不破坏活性污泥系统基础上，实现生化体系优化。
这一约束倒逼行业从“新增构筑物”思维转向“生物系统强化”思维，为原位型强化固载微生物技术提供了广阔舞台。
3 “四个原位”：污水厂高质量提质的系统路径
围绕“三不”目标，污水处理厂必须实现以“四个原位”为核心理念的系统化改造框架：
1. 原位增产：载体化高效菌群固载，反应器容积负荷提升15%–30%，无需新增池体；
2. 原位提质：生化微环境优化与菌群分层固定，COD、NH₃-N、TN去除率提升10%–30%；
3. 原位增效：强化传质与生物膜反应，氧利用率提升，系统能耗下降30%–50%；
4. 原位降碳：代谢路径重构与内源碳源利用，碳排放强度下降约50%。
“四个原位”的本质在于：通过微生物生态重构与载体强化，实现不扩容、不停产条件下的系统性能新生。
4 BioCleaner强化固载微生物技术的工程特征与创新机制
BioCleaner技术以多孔载体-生物胶囊-氧化供能体系为核心，通过“固载、释放、再生”机制实现高效微生物群落的原位强化，具备四大独特优势：
1. 无污泥累积、低MLSS运行 活性微生物固定于载体内部，系统MLSS稳定在800–1500 mg/L，较传统法降低50%–80%，显著减轻污泥处置负担。
2. 原位嵌入、无需新增构筑物 载体模块可直接布设于现有曝气池、氧化沟或MBR池，“带水投运”即可生效，实现真正意义上的不停产提质。
3. 高膜兼容性与低污染特性 固载菌群以生物膜形式稳定附着，悬浮污泥少、EPS生成低，极大降低膜污染风险，与MBR等膜单元高度兼容。
4. 自维持生物系统与低能耗运行 胶囊持续释放代谢活性菌群，形成动态微生态系统，无需外加营养或频繁投菌，曝气能耗降低20%–30%。
5 BioCleaner与MBR膜工艺的协同优势及原理分析
传统活性污泥法改造MBR时，高MLSS（>8000 mg/L）、EPS大量分泌及污泥絮体破碎，常导致膜污染速率快、清洗频繁、能耗高企。而BioCleaner从生化源头重塑膜前生态，实现了与MBR的深度协同，破解了传统扩建式MBR升级的瓶颈。
（1）低悬浮污泥负荷，减轻膜面截留压力固载体系将90%以上活性微生物固定于载体内部，系统MLSS降至1500–2500 mg/L，悬浮相EPS生成量减少50%–70%，显著降低膜孔堵塞与滤饼层形成速率。
（2）生物膜-悬浮污泥分层共生，优化传质与抗冲击性能载体表面形成稳定生物膜，承担主要降解任务；悬浮相维持低浓度辅助菌群，形成“膜前生化缓冲”。系统抗COD冲击能力提升30%，避免传统法因污泥膨胀导致的膜通量骤降。
（3）内源代谢主导，减少外加碳源与膜清洗频率固载菌群通过内源碳源利用与代谢路径重构，减少外加碳源30%以上，SMP生成同步降低。膜污染速率下降60%，清洗周期由7–10天延长至30–45天。
（4）原位嵌入兼容性，支撑MBR存量升级载体模块可直接投加至现有MBR池，无需土建或停产。与PVDF、PTFE等主流膜材高度兼容，改造周期仅为传统法的1/3。
综上，BioCleaner通过低MLSS、EPS/SMP双降、生物膜分担主负荷、内源代谢优化四大原理，从根本上破解了传统法与MBR结合的污染瓶颈，相比传统扩建式MBR升级，具备投资省、周期短、能耗低、寿命长的系统优势，为存量污水厂MBR化改造提供了更高效、更可持续的技术路径。
6 结论与展望
“十五五”时期，污水处理厂的高质量发展不再依赖“扩容建设”，而在于通过原位强化与过程优化实现“系统焕新”。以**“三不”为约束、以“四个原位”**为路径的改造模式，正成为水务行业主流方向。
BioCleaner强化固载微生物技术以无污泥累积、低MLSS、高膜兼容、原位嵌入、低能耗为核心特征，打破传统活性污泥体系提质瓶颈，尤其在与MBR协同中展现出源头减污、系统降碳、运行稳健的综合优势，完美契合《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》《减污降碳协同增效实施方案》等国家战略要求。
未来展望：应加速其与智慧水务、碳排监测、能效优化技术的深度融合，构建以低碳、高效、原位化为特征的新型城市水务治理体系，推动行业从“规模驱动”迈向“效能驱动”的新阶段，为“双碳”目标与城市生态安全提供持久技术支撑。
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