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中国工程院院士彭永臻： 污水处理技术创新不能止步

2026-05-07 15:40

水是人类赖以生存和发展的重要资源。保护水资源，污水处理是重要一环。

前不久，在中国城镇供水排水协会2026年会综合大会上，中国工程院院士彭永臻带来了污水处理新成果——AOA技术的新进展：在中试研究中，北京高碑店污水厂结果显示，当温度低至14.3℃时，出水连续33天总氮低于3.8mg-N/L（毫克氮每升），平均为2.7mg-N/L。在无需外加碳源、节约运行能耗的基础上，这一数值优于城镇污水一级A类排放标准的80%以上，实现了极限、深度脱氮。

“这说明AOA技术在中低温环境下具有较强韧性。”彭永臻说。

什么是AOA技术？这项技术给污水处理行业带来哪些改变？如何推动新技术工程化落地？就此，科技日报记者专访了彭永臻。

记者：人们生活中每天都会产生污水，但却对污水处理知之甚少。污水处理技术的发展历史是怎样的？

彭永臻：无论是古代还是现代，经过人们使用，被食物、排泄物等污染的水，都属于生活污水（城市污水）。在古代，人们没有处理手段，往往是将其直接排入河流。但水具有自净能力，通过物理沉淀、生物代谢等方式，可以在流动过程中得到净化。

然而，随着社会工业化、城市化程度的不断加深，人类对水体的污染愈发严重，仅仅依靠自净无法满足水体净化需求，城市污水处理技术应运而生。1914年，英国工程师在曼彻斯特提出了“活性污泥”法，这被认为是生物法处理污水的开端。进入20世纪后，各国科学家先后提出了氧化沟、“厌氧—缺氧—好氧”（Anaerobic—Anoxic—Oxic，简称AAO）技术、间歇式活性污泥法等城市污水处理技术。

记者：现在污水处理要经过哪些步骤？

彭永臻：第一步是初级处理，也叫物理处理，是通过沉淀、隔栅等方式，去除砂石等大块沉淀物及悬浮物。第二步也是最重要的一步——生物处理，即微生物处理。微生物在生长、增殖过程中会代谢水中的有机物和氮、磷物质，加速这些污染物的转化与净化。这一步的目的是去除污水中的有机物，完成脱氮除磷。完成生物处理后的污水会进入二次沉淀池，城市污水处理厂通过沉淀、消毒等手段，进一步净化污水，从而达到排放标准，进而实现再利用。

目前，脱氮除磷是污水处理中的重点，其高效处理也是难点。相比于大多数有机物，氮、磷更难被微生物快速转化与去除，因此，如果将处理不完善的污水排到湖泊、水库、海湾等缓流水域中，就会造成以藻类异常繁殖为标志的水体富营养化，污染生态环境，影响百姓健康。

成本控制也很关键。我们的目标不仅是把氮、磷去除得更加彻底，使处理过程更加高效，还要考虑节能降耗，实现成本最优化。因此，脱氮除磷是城市污水处理当中最难啃的一块硬骨头。

记者：为了啃下这块硬骨头，您带领团队开发了AOA技术。能简单介绍一下吗？

彭永臻：AOA技术的全称为“厌氧—好氧—缺氧”（Anaerobic—Oxic—Anoxic）技术。这种技术同样是用微生物来净化污水，但我们在微生物种类、反应路径、工艺流程上实现了革新。

记者：相较于AAO，这项技术有什么优势？

彭永臻：它能用更短的时间、更低的能耗、更简洁的流程，实现更高效的脱氮除磷。

相比于过去的AAO技术，AOA技术虽然看似只是流程工序的变化，但背后对应着一套新的脱氮除磷模式。比如，AOA工艺把缺氧段后置，反硝化细菌可在碳源充足的条件下，实现理论上接近100%的氮去除效果；缺氧段后置的设计，也使大量硝化微生物液无需回流，大大节省了回流所使用的能耗。此外，污水在大量耗能的好氧区域的停留时间大大缩短。因此，相比当前脱氮除磷领域传统的技术路线（AAO技术等），AOA技术的工艺更为简洁，能耗与物耗大幅度降低，适宜实际应用。

数据显示，相比于AAO工艺，AOA技术可降低15%—25%的电耗成本和15%—30%的污泥处理处置成本，且无需投入碳源。常见的中大型城市污水处理厂每天处理30万立方米城市污水，按照这一标准测算，采用AOA工艺每年可节约运行成本超千万元。

记者：几十年来，您见证了我国污水处理技术的发展历程。

彭永臻：这也让我感触颇多。记得1990年左右，我在哈尔滨工业大学任教。两个日本专家到访，说要看看松花江，其实他们就是来考察污水处理情况。到了江边，我们眼见脏臭的黑水从粗大的排水管道涌出，直接灌入松花江，两位日本专家惊讶不已。当时我心里特别不是滋味，就下定决心，一定要为改变我国污水处理现状贡献力量，还江河山川以清水碧波。上世纪90年代，我国在北京高碑店建起了第一座污水处理厂。从这之后，我国污水处理事业飞速发展。如今，我国的污水处理能力、技术水平已位居世界前列。

记者：目前AOA技术已在哪些城市落地？

彭永臻：2019年，北京工业大学与北控水务集团联合建立了国内外首套AOA中试系统。2021年建成了污水处理设计规模为每天3万立方米的AOA城市污水处理厂。

全国现在共有20余座新建或改造的污水处理厂采用了AOA工艺，它们位于我国北京、广东、广西、贵州、浙江、江苏、山东、河南等地。

记者：这一技术在污水处理实践中成效怎么样？

彭永臻：数据不会骗人，在不同地区，针对不同水质水量的污水，AOA工艺都取得了良好的氮磷去除效果。

深圳是我印象非常深刻的一个案例。2022年，我们先尝试建设了日处理量为22.5万立方米的深圳福永水质净化厂，以AOA运行模式调试完成后，净化厂的运行性能非常稳定，这给了我们极大的信心。

同时，我们首次将短程反硝化耦合厌氧氨氧化新技术引入其中，进一步提升了深圳福永水质净化厂的处理效果，其平均出水总氮浓度稳定在每升5.0毫克以下。相关新技术分别在2022年和2023年入选了中国科协“科创中国”先导技术榜（绿色低碳领域）与科技部《国家绿色低碳先进技术成果目录》（水污染治理领域）。2025年12月，由北京工业大学作为唯一完成单位的“城市污水短程反硝化与厌氧氨氧化深度脱氮”项目获得北京市自然科学奖一等奖，这也是该年度环境领域唯一的自然科学奖一等奖。

深圳福永水质净化厂成功应用AOA新技术后，在2024年和2025年，我们又分别在污水日处理量均为30万立方米的深圳滨河水质净化厂、深圳福田水质净化厂应用了AOA新技术。完成运行调试后，两个净水厂大部分时期出水总氮浓度小于每升2.0毫克。这样优异的净水效果，以我从事脱氮除磷工作40多年的经验看，都是首屈一指。这也意味着，仅在深圳一个城市，AOA技术每天可以使82.5万立方米的城市污水得到高效、深度的净化。

记者：新技术的落地应用顺利吗？

彭永臻：其实最开始AOA技术是不被业界认可的，有人看到我们把“O”放中间，就觉得只是简单地把处理工序换个位置，因此我们受到了非常多的质疑，技术推广过程也是困难重重。在深圳推广的时候，当地污水处理相关负责人虽然很重视新技术应用，但也不敢直接“拍板”，怕新技术有各种各样的问题。但我对技术非常有把握，所以告诉他们，如果落地过程中有任何问题，我都负责到底。为了增强

来源：澎湃新闻